摘要
为满足新一代运载火箭结构轻量化、大尺寸、整体化成形的要求，燃料贮箱箱底采用搅拌摩擦焊拼焊板整体成形，避免普通瓜瓣拼焊所带来的焊缝多、可靠性低的缺点，但拼焊板接头组织在固溶处理后发生晶粒异常长大，可达毫米级，造成接头性能急剧下降。为了解决这一难题，本文以2219铝合金搅拌摩擦焊（FSW）拼焊板为研究对象，研究焊后热处理和固溶处理对微观组织及力学性能的影响，分析不同热处理工艺及参数对微观组织演变的影响规律，探究最佳热处理工艺方案并调控热处理参数，从而为实际工艺方案制定提供理论指导和技术支持。 研究了不同焊后热处理方法，首先分别对焊后接头进行长时退火、分级退火、高温震荡热处理和随焊辅热处理，然后对不同热处理后的接头进行固溶处理，并采用高分辨显微镜观察接头宏观形貌，统计分析接头的平均晶粒尺寸。对于长时退火和分级退火，随退火温度在300℃~480℃之间增加时，固溶处理后晶粒尺寸呈增加趋势；随保温时间在16h~128h增加时，固溶处理后晶粒尺寸呈降低趋势，300℃-128h、300℃(32h)-420℃(32h)-300℃(8h)分别为长时退火和分级退火的最佳热处理参数，最小平均晶粒尺寸分别为为0.38mm和0.54mm。对于高温震荡热处理，较低的温度振幅、较少的震荡次数及较低的高温停留温时间有利于抑制晶粒异常长大，最小平均晶粒尺寸为0.18mm。对于随焊辅热处理，辅热温度在200℃~350℃升高，晶粒尺寸之间没有明显的差异，平均晶粒尺寸为0.16~0.21mm。 通过单拉测试、硬度测试分别研究了不同热处理后接头的力学性能。经300℃(32h)-420℃(32h)-300℃(8h)分级退火和固溶处理后的接头抗拉强度为290.7MPa，延伸率为18.34%，强度系数为0.83，塑性系数为0.73；测试时效态的硬度发现，增加高温震荡热处理后的硬度略有提升，硬度值约为135HV；经辅热温度为250℃、保温时间为30mim随焊辅热处理及固溶处理后的接头抗拉强度和延伸率分别为293.70MPa和15.56%，强度系数为0.84，塑性系数为0.62。 通过EBSD、SEM、能谱微观分析测试，研究了不同热处理工艺参数对大角晶界含量、位错密度、应变储能的影响规律，分析了不同热处理制度对晶粒长大的微观影响机制。不同方案热处理后的大角晶界的含量均呈升高趋势，位错密度和应变储能均呈降低趋势，高温震荡热处理可以显著降低位错密度和应变储能，明显优于其它热处理方案。
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