● 摘要
2219铝合金具有比强度高、低温和高温力学性能好、断裂韧度高、抗应力腐蚀性能优异等特点，是制造大型运载贮箱的理想材料之一，是一种非常适合在低温环境下工作的材料。我国拟采用搅拌摩擦焊（FSW）、变极性等离子弧焊（VPPAW）和变极性钨极氩弧焊（VPTIG）作为新一代运载贮箱的焊接工艺。由于低温试验条件和技术的限制，人们对于铝合金低温性能研究较少。研究2219铝合金焊接接头组织与性能，特别是低温性能，对于2219材料的理论研究以及贮箱箱体的可靠性和稳定性都具有重要的意义。本文重点对8mm厚的2219-T87铝合金母材、搅拌摩擦焊、变极性等离子焊和变极性TIG接头在15℃、-35℃、-75℃、-120℃和-182℃五个温度点下的力学性能和微观组织进行试验研究，重点探讨低温对2219-T87铝合金母材、搅拌摩擦焊、变极性等离子焊和变极性TIG接头性能的影响；并利用扫描电镜、金相显微镜对2219铝合金母材及接头的断口形貌和微观组织等进行观察与分析，探讨了2219铝合金低温增强增韧机理。结果表明，在所研究的温度范围内，2219铝合金母材及焊接接头具有良好的强度和塑性，温度从-120℃下降到-182℃时，力学性能有明显的提高，但是在-35℃到-120℃温度范围内，随着温度的降低，力学性能提高很不明显。焊接接头的拉伸力学性能都要低于母材，其中，搅拌摩擦焊接头性能最好，其接头强度系数可以达到母材的75%以上，断裂位置多发生于热影响区和焊核交界处，变极性等离子焊接接头力学性能次之，变极性TIG焊最差，后两者拉伸测试时多断裂在熔合区。经微观组织分析，三种焊接接头的微观形态从室温到-120℃变化不大，但从-120℃下降到-182℃时，焊缝区晶粒逐渐变得细小均匀。2219铝合金及焊接接头的断口形貌与力学性能结果相吻合。