在航空航天制造業(yè)中，新材料的應(yīng)用越來(lái)越多，也推動(dòng)了與之對(duì)應(yīng)的新型焊接方法的發(fā)展，鋁鋰合金的激光復(fù)合焊就是其中的一種。 

    現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展趨勢(shì)是：大力發(fā)展高比強(qiáng)、高比模、抗腐蝕、耐高、低溫的多功能結(jié)構(gòu)材料，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重；提高材料與結(jié)構(gòu)制備技術(shù)，降低制造成本和維護(hù)成本�，F(xiàn)代機(jī)體材料仍以鋁合金為主，鋼用量趨于減少，鈦合金用量顯著增加。航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要材料有鋁合金、鈦合金、高溫合金以及各類(lèi)高溫復(fù)合材料等。鋁鋰合金是近十幾年來(lái)航空金屬材料中發(fā)展最為迅速的一個(gè)領(lǐng)域。 

    鋁鋰合金簡(jiǎn)介 

    工業(yè)生產(chǎn)鋁鋰合金指含Li量1％~3％，以Li作為主要強(qiáng)化元素的鋁合金。合金中加入Li的目的是增加合金的彈性模量，降低合金的密度（密度比一般鋁合金低5％~12％，彈性模量高5％~8％）。鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能；其強(qiáng)度、斷裂韌性、屈服強(qiáng)度、疲勞性能都是隨著溫度的降低而提高；它有良好的超塑性，可以制成形狀復(fù)雜、難以成形的零件，減少勞動(dòng)強(qiáng)度和減輕結(jié)構(gòu)的重量。用其取代常規(guī)的鋁合金可使構(gòu)件質(zhì)量減輕15%，剛度提高15%~20%，被認(rèn)為是航空航天工業(yè)中的理想結(jié)構(gòu)材料。在該領(lǐng)域，鋁鋰合金己在許多構(gòu)件上取代了常規(guī)高強(qiáng)鋁合金。 

    從空客A380選材的分布來(lái)看（圖1），鋁合金占的比重最大，達(dá)機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的61%，因此要實(shí)現(xiàn)性能改進(jìn)，必須開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的鋁合金材料和工藝技術(shù)，具體是提高強(qiáng)度和損傷容限，加強(qiáng)穩(wěn)定性并提高抗腐蝕能力。空客A380使用了2099、2199、2196等鋁鋰合金。用于A380的地板梁，如橫梁、座椅滑軌、座艙以及應(yīng)急艙地板結(jié)構(gòu)、電子設(shè)備安裝架及角形物，可減重幾百公斤。俄羅斯下一代窄體客機(jī)MS-21將采用復(fù)合材料機(jī)翼和尾翼，而機(jī)身將由先進(jìn)合金如鋁鋰合金制成。 

    圖1  空客A380結(jié)構(gòu)件的材料分配 

    激光復(fù)合焊技術(shù) 

    隨著激光焊接技術(shù)在工業(yè)中的成熟應(yīng)用，激光焊接技術(shù)的不足之處也日漸顯露。首先，激光焊接設(shè)備投資大，電效率低（一般低于10％，當(dāng)前光纖激光器的出現(xiàn)激光的電效率才提高到30％左右）；其次是對(duì)工件的焊接裝配精度要求高，如對(duì)接間隙、錯(cuò)邊量要求小于0.1mm或板厚的10％，這不僅需要專(zhuān)門(mén)的夾具和加工，也給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很大的困難；再者大功率激光焊接過(guò)程的等離子體對(duì)激光的吸收、反射作用，降低焊接穩(wěn)定性和激光能量的利用率，且高焊接速度導(dǎo)致焊接接頭快速凝固，易引起氣孔、咬邊缺陷，焊縫組織脆性，甚至出現(xiàn)焊接裂紋；此外對(duì)于高反射率材料（鋁合金、銅合金）難以實(shí)現(xiàn)激光焊接。針對(duì)這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在致力于提高激光焊接適應(yīng)性的研究，目前最主要的途徑是采用激光－電弧復(fù)合焊接的方法。