0 前言5A06铝合金具有较高的强度、良好的腐蚀稳定性和焊接性，广泛应用于运载火箭贮箱结构功能性零部件的制造；2219铝合金具有良好的焊接性和高低温力学性能，断裂韧度高且抗应力腐蚀性，是新一代大型运载火箭贮箱制造的主要结构材料[1-8]。 这个假期虽然很短，阅读的路却很长。希望孩子们通过这个小小的活动，养成阅读的习惯，坚持下去，在阅读的长长的路上，享受生命的成长。 在新一代运载火箭制造中，因特殊结构需求，存在将5A06铝合金零件通过氩弧焊接工艺角焊于2219铝合金基体的应用。在实际应用中，使用原母材焊接使用的常规焊丝2325，5B06焊接5A06/2219异种铝合金，无法控制焊接裂纹的产生。经研究发现，5A06/2219异种铝合金焊接时，因晶界处存在大量的低熔点共晶相CuAl2-θ和Al2CuMg-S，导致焊缝产生结晶裂纹。上述裂纹的产生直接影响产品可靠性[9-13]。 目前在铝合金焊接裂纹方面，蔡华等人[14]研究了表面状态对2524激光焊接结晶裂纹的影响，当去氧化膜时结晶裂纹倾向最大，去包铝层后结晶裂纹倾向最小。张红霞等人[15]研究了5A06铝合金焊接裂纹的扩展行为，微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。刘仁培等人[16]研究不同铝合金冶金特征，分析了它们在高温条件下的动态开裂行为，研究了冶金因素对材料凝固裂纹敏感性的影响机制。其中对同种铝合金焊接裂纹的研究较为全面，但是对于异种铝合金焊接裂纹方面的研究还鲜有报道。 文中针对5A06/2219异种铝合金，依次选用Si含量为0.2%、4%～6%和11%～13%的1070,4043和4047焊丝进行TIC搭接试验，对比不同Si元素含量对异种铝合金焊接裂纹敏感性的影响，分析接头显微组织及裂纹断口形貌。优选出适用5A06/2219异种铝合金焊接的焊丝，确定了析出相类别，明确焊接裂纹萌生机理。以期为抑制异种铝合金焊接裂纹提供一定的理论参考。 1 试验材料与方法试验母材为3 mm厚的2219铝合金与5A06铝合金，两种铝合金化学成分见表1。填充焊丝选用1070、4043和4047，三种焊丝化学成分分别见表2。 焊接电源选用Miller公司生产的Dynasty 350电源，平均电流、交流平衡和交流频率等参数可独立调节。焊接接头形式为搭接角焊，采用手工氩弧焊焊接工艺，焊接参数为：平均电流170 A、交流平衡55%、交流频率60 Hz和焊接电压18 V。 从本次奇异变化的特征看，与地震前兆异常有一定的相似性(魏庆汝，2000)。另外，汶川地震前，全国地热台网的256口观测井，有40口观测到了疑似异常，震前陡降异常有15口，占异常总数的37.5%。这类异常出现时间与地震发生时间相差多为几天至几十天。虽然兰考豫11井水温、水位突降形态与某些疑似前兆异常类似，但此异常已持续长达一年，期间并没有对应的地震发生。因此，此异常为地震前兆异常的可能性很小。 利用与实际应用结构相近的十字搭接焊接裂纹试验法进行5A06/2219异种铝合金焊接裂纹倾向性测试。铝合金试件尺寸为200 mm×100 mm×3 mm，首先将异种铝合金两试件通过角焊定位固定在一起，按图1所示的序号及方向连续焊1,2,3,4条焊缝，焊接时保证焊缝背部焊透[17]。 “昆北”阳平声字“樵”的唱调（《长生殿·酒楼》【集贤宾】“姓字老樵渔”，776），该单字唱调的过腔是，其中的是第一节主调性过腔，是第二节级音性过腔，由此构成的即“主调+级音”两节型过腔。 表1 2219铝合金和5A06铝合金的化学成分(质量分数，%)  材料AlCuMnZrMgTiSiFe2219余量5.8～6.80.2～0.40.1～0.250.020.1～0.20.20.35A06余量0.100.5～0.80.24.8～6.80.02～0.100.400.40 表2 不同Si含量焊丝化学成分对比(质量分数，%)  焊丝AlSiFeCuMnMgZnTi1070余量0.200.250.030.030.030.070.034043余量4～60.800.300.050.050.100.204047余量11～130.600.300.150.100.200.15  图1 十字搭接焊接试样 焊后通过计算裂纹率，评价异种铝合金使用不同焊丝时的裂纹倾向性。并采用线切割设备沿焊缝横截面制备焊接接头金相试样，试样经砂纸打磨后抛光腐蚀，腐蚀液为Keller 试剂(1 mL HF,1.5 mL HCl,2.5 mL HNO3,95 mL H2O)。采用光学显微镜对焊接接头组织进行了观察，采用扫描电子显微镜对裂纹断口进行分析，使用能谱分析对裂纹扩展路径的显微组织进行了分析。 2 试验结果2.1 焊缝接头宏观形貌及裂纹敏感性分析图2为5A06/2219异种铝合金搭接角焊获得的典型宏观形貌，可见搭接角焊接头在母材侧有效熔透，在异种铝合金两侧均熔合良好。  图2 搭接焊接接头宏观形貌 对角焊缝进行宏观检查发现采用Si含量低于5%的1070和4043焊丝，进行5A06/2219异种铝合金焊接时，焊缝处存在明显的焊接裂纹；采用Si含量更高的4047焊丝进行焊接时，焊接接头未发现明显的焊接裂纹。采用1070焊丝焊接的焊接裂纹处于2219侧的焊缝金属处；采用4043焊丝焊接的焊接裂纹处于2219侧熔合线附近。 3种焊丝焊接裂纹敏感性统计结果见表3，可见依次使用1070,4043和4047焊丝进行5A06/2219异种铝合金焊接时，结晶裂纹长度与焊缝总长比率逐渐降低，无液化裂纹产生。其中，采用Si含量最高的4047焊丝时的结晶裂纹敏感性K1仅为2%。 表3 不同焊丝焊接裂纹敏感性  焊丝牌号K1(%)K2(%)107059.20404317.3040472.00 2.2 焊缝接头显微组织分析观察图3～图5中由不同焊丝获得的焊接接头显微组织。从图3a，3b中可以看出，因熔合线附近散热较快，两侧熔合线附近均为小的等轴晶。这是由于过冷度较小，导致熔化的母材来不及长大，从而形成了尺寸较小的等轴晶组织。靠近5A06一侧的HAZ组织明显长大，HAZ组织发生长大主要原因是焊接热循环的作用，焊接过程中HAZ的温度已接近焊缝金属的熔点，造成晶粒过热而发生长大。靠近2219一侧的晶粒则未发生明显长大，主要原因是2219铝合金原始组织较大，此处的热影响区组织实际发生了长大，但其长大程度也不明显。观察4043和4047焊丝获得的焊缝组织，它们的焊缝显微组织分布情况与采用1070焊丝进行焊接获得的焊缝显微组织形貌基本一致。  图3 1070焊接接头显微组织  图4 4043焊接接头其显微组织  图5 4047焊接接头其显微组织 2.3 焊接裂纹萌生机理及其断口分析图6和图7分别为采用1070和4043焊丝进行焊接的异种铝合金裂纹路径微观组织及其EDS分析。从图6a和图7a中可以看出，两种接头的焊接裂纹均沿晶界扩展，为典型的焊接结晶裂纹形貌特征。 焊接过程中随着金属熔池的温度不断降低，焊缝金属结晶过程继续进行，晶粒不断增多且不断长大。当冷却到相邻晶粒发生接触时，尚未结晶的液态金属流动受到限制，基体金属全部凝固后，剩下液相中主要是一些低熔点的共晶。此时如果有拉应力作用，使晶粒之间产生微小的裂缝，而其得不到液态金属的填充，在全部冷却后就会产生结晶裂纹。结晶裂纹的产生原因多为晶界处存在杂质元素偏析或第二相。对焊缝裂纹附近的显微组织进行EDS分析，具体如图6b和图7b所示。从图中可以看出，晶界处存在大量的Al2Cu共晶，Al2Cu共晶的产生主要原因是Cu元素由含Cu量较高的2219母材侧向焊缝中扩展，其熔点约为507 ℃，所以在焊缝凝固时，Al2Cu共晶最后凝固。在焊接拉应力的作用下晶界处首先产生微小裂纹，当微小裂纹达到一定数量并在焊接应力的作用下继续开裂、相互连接，最终在焊缝完全凝固后则会产生宏观的结晶裂纹。  图6 1070焊缝裂纹形貌及EDS分析  图7 4043焊缝裂纹形貌及EDS分析 从表2中三种焊丝成分可知，1070焊丝、4043焊丝和4047焊丝的Si元素含量分别为0.2%,4%～6%和11%～13%。当采用Si含量较高的4047焊丝进行5A06/2219异种铝合金焊接时，焊接接头未出现明显的焊接裂纹。这是因为Si含量的显著增大，导致4047焊丝的液态流动性优于1070焊丝和4043焊丝。因此在焊接过程中，抗热裂纹萌生能力增强。图8和图9分别为采用1070和4043焊丝进行焊接的异种铝合金裂纹断口形貌，从图中可以看出断口表面呈光滑、凹凸不平的粒状，两种接头的焊接裂纹均沿晶界扩展，为典型的结晶裂纹。 水土流失量以径流含沙数据反映。根据1965～2010年资料分析，潜山和石牌站多年平均含沙量分别为0.28 kg/m3和0.13 kg/m3。石牌站多年平均输沙量6.0×104 t，年际变化、月际变化都很大。含沙量的年内和年际波动如图2和图3所示。  图8 1070焊缝裂纹断口形貌 图9 4043焊缝裂纹断口形貌 3 结论(1)采用Si含量较高的4047焊丝对5A06/2219异种铝合金进行焊接时，焊接接头未发现明显的焊接裂纹。采用1070焊丝焊接的焊接裂纹处于2219侧的焊缝金属处，采用4043焊丝焊接的焊接裂纹处于2219侧熔合线附近。 (2)焊接裂纹属于典型的结晶裂纹，当采用1070和4043焊丝时，裂纹产生的主要原因是晶界处存在大量的低熔点共晶产物Al2Cu，Si含量较高的4047焊丝则可以有效的抑制5A06/2219异种铝合金焊接裂纹的产生。 基于建筑材料检测试验数据采集与管理系统的设计探索……………………………………………………… 郭荣华（10-275） 参考文献 [1] 赵云鹏,曾福明,周志勇,等. 新型铝合金的发展及其在密封舱结构上的工程应用[J]. 载人航天,2016,22(3):302-307. 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