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2025-09-29
评估Al-Mg-Sc型铝合金5B70的热裂纹敏感性
【摘要】：表5-22 5B70和5A06铝合金化学成分试验方法1）十字搭接裂纹试验法。试样数量各5组。焊接前试件经化学清洗去除油污及氧化膜，烘干30min。先将四角端部点固焊，后采用Miller的Synwave351交直流焊机进行手工TIG焊。图5-29所示为鱼骨状裂纹试验的试件。表5-24 鱼骨状裂纹试验法裂纹率3.结论十字搭接裂纹试验和鱼骨状裂纹试验数据表明：Al-Mg-Sc型5B70铝合金具有良好的抗热裂能力，5B70铝合金热裂纹敏感性明显低于5A06铝合金的。
航天飞行器密封舱体多为焊接结构，尤其是航天飞行器燃料箱、载人航天飞行器，对结构的密封性和抗拉强度有较高要求。因此，所用铝合金的焊接性能是个重要技术指标。本案例采用十字搭接裂纹试验法和鱼骨状裂纹试验法，评估5B70铝合金的焊接热裂纹敏感性，并与5A06铝合金对比。
1.试验材料和试验方法
（1）试样材料母材成分见表5-22。板材为退火态。十字搭接裂纹试验法所用填充焊丝为与母材同牌号焊丝。
表5-22 5B70和5A06铝合金化学成分（质量分数，%）
（2）试验方法
1）十字搭接裂纹试验法。图5-28所示为十字搭接试验的标准试件。试板长200mm、宽100mm，搭边长50mm，厚度2.2mm。试样数量各5组。焊接工艺为手工填丝TIG焊，焊接方向及顺序见图5-28。焊接前试件经化学清洗去除油污及氧化膜，烘干30min。先将四角端部点固焊，后采用Miller的Synwave351交直流焊机进行手工TIG焊。焊接参数：焊接电流90A、焊接速度220mm/min、氩气流量9L/min、钨极直径3.2mm。
2）鱼骨状裂纹试验法。图5-29所示为鱼骨状裂纹试验的试件。试件长131mm，宽78mm，厚度4mm。试样数量各5件。焊接工艺：手工无填丝大电流TIG焊。焊接前试件经化学清洗去除油污及氧化膜，烘干30min。采用Miller的Synwave351交直流焊机加背部垫板进行手工大电流快速TIG焊。焊接参数：焊接电流170A、焊接速度400mm/min、氩气流量9L/min、钨极直径3.2mm。
图5-28 十字搭接试验法试样形状和尺寸
图5-29 鱼骨状裂纹试验法试样形状和尺寸
2.试验结果
1）十字搭接裂纹试验法试样宏观形貌：5B70试样未出现裂纹，5A06试样多在3、4号焊缝正面起弧中心处出现很浅且较短的结晶裂纹。裂纹率计算采用下式：
(https://www.chuimin.cn)
式中 Hi——第i条焊缝上的结晶裂纹长度（mm）；
Ri——第i条焊缝上的液化裂纹长度（mm）；
Li——第i条焊缝的长度（mm）；
n——焊缝总条数；
K1——结晶裂纹率（%）；
K2——液化裂纹率（%）。
十字搭接裂纹试验法裂纹率计算统计见表5-23。十字搭接试验数据表明，5B70的热裂纹敏感性小于5A06铝合金的。
表5-23 十字搭接裂纹试验法裂纹率
2）鱼骨状裂纹试验法试样宏观形貌：裂纹均开启于引弧段焊缝中心处，与焊接方向平行，裂纹终止于焊缝中间部位。鱼骨状裂纹试验法裂纹率计算统计见表5-24。
表5-24 鱼骨状裂纹试验法裂纹率
3.结论
十字搭接裂纹试验和鱼骨状裂纹试验数据表明：Al-Mg-Sc型5B70铝合金具有良好的抗热裂能力，5B70铝合金热裂纹敏感性明显低于5A06铝合金的。
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2025-09-29
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