Page 198 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

处理，保证铝合金焊接质量，则需要明确铝合金焊接性能及其焊接接头性能，并
在焊接过程中进行针对性的处理。
（一）铝合金焊接性能及焊接接头性能分析

高温强度低。由于金属材料焊接通常都是在高温条件下进行，因此材料熔点
对于焊接质量有着直接的影响，铝合金材料的熔点会因合金中纯铝含量不同而存
在一定的差异，但通常都在 600℃左右，这一熔点与铜等其他材料相对较高，但
在进行高温焊接时，其强度与塑性却会迅速降低，这意味着焊接过程中铝合金材

料很难支撑住液体金属，而焊缝也会因此而出现塌陷、烧穿等问题。
膨胀系数高。铝合金材料的膨胀系数普遍较高，大多都能达到铜、钢的两倍
或以上，而收缩性最高则在 75% 左右，这意味着在焊接过程中，高温的影响很
容易使铝材料因热胀冷缩而出现变形，并发生结晶裂纹、液化裂纹等现象。另外，

铝合金的导热性虽然比较高，但在高温影响下其内外部温度仍然会出现差异，温
差的变化会使其内外部出现不同的膨胀，并产生较大的内应力，这同样是铝合金
焊接容易出现爱你热裂纹的主要原因。同样，焊接完成后，随着焊接接头处温度
的不断降低，如果收缩量较大且冷却速度较快，那么其收缩变速率就会随之提高，

并使铝合金焊接接头处出现应力 - 应变状态，而这同样是焊接处产生裂纹的主要
原因之一。
氧化能力强。铝材料的氧亲和力非常强，长期暴露在空气中很容易形成氧
化铝薄膜，这种薄膜虽然厚度较低，且具有较高的密度与结实度，但熔点却高达

2050℃，如果在未经处理的情况下直接进行焊接，铝材料就很难与其他金属材料
有效结合起来，焊接接头处也会因氧化铝残渣的存在而出现气孔。此外，氧化膜
薄膜本身具有吸附水分的特点，在焊接时氧化薄膜表面的水分会迅速汽化并分解
为氢气，而在焊接结束后，由于铝合金材料温度迅速降低，氢气的溶解度也随之

下降，并最终上浮造成气孔，直接影响焊接质量。
接头易软化。铝合金材料焊接通常以热处理焊接为主，这种焊接方式虽然能
够在现阶段应用十分广泛，但由于铝合金的高温塑性与强度均较低，因此焊接接
头的热影响区通常都会出现软化现象，即便在处理得当的情况下不会导致裂缝、

变形等缺陷，但强度的降低仍然会影响到焊缝附近区域的力学性能，且焊接线能
量越大，性能降低的程度也会愈加严重。
接头耐腐蚀性差。铝合金本身的耐腐蚀性并不差，但在经过热处理后，由于

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