超高強7A55鋁合金攪拌摩擦焊接頭的微觀組織和力學(xué)性能.pdf

1、超高強Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金比強度高，廣泛用作航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料，但這些合金的焊接性能很差，難以使用傳統(tǒng)的熔焊方法進行連接。攪拌摩擦焊接具有一系列優(yōu)點，應(yīng)用于超高強鋁合金的高效連接具有巨大的潛力。本文通過硬度測試、室溫拉伸、金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等手段研究了攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度、冷卻方式以及焊后時效處理對7A55鋁合金焊接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，探討了影響機理，得出以下結(jié)論:
　　(1)工藝參數(shù)為6

2、00rpm/150mm/min、1200 rpm/100mm/min及1200rpm/150mm/min時，焊接頭拉伸性能最好，拉伸強度最高可達466 MPa，焊接系數(shù)為0.74，伸長率為5.2％。焊接頭的硬度曲線均呈“W”型，硬度最低值在熱機影響區(qū)附近。隨旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度的增加，焊核區(qū)的硬度呈上升趨勢，1850rpm/150mm/min焊接時有最高值，在173HV左右。
　　(2)焊核區(qū)均為細小等軸的再結(jié)晶晶粒，其尺寸基本不受

3、焊接速度的影響，但隨旋轉(zhuǎn)速度的增加而呈上升趨勢，從600rpm的約1μm增加至1850rpm的約4μm;焊核區(qū)還有大量無強化作用的η相，尺寸大都在100～250nm，因此硬度低于母材。熱影響區(qū)基體內(nèi)的η'強化相發(fā)生粗化，其尺寸隨旋轉(zhuǎn)速度的升高而增加，因此硬度降低。
　　(3)水冷焊接頭硬度曲線呈“U”型，而空冷焊接頭的呈“W”型。水冷焊接頭拉伸性能較空冷焊接頭更好，自然時效10天后，拉伸強度分別為457MPa和417MPa，伸長率

4、分別為4％和3.4％。水冷時焊核區(qū)再結(jié)晶晶粒尺寸小于1μm，而空冷時約2μm;基體中大部分η’相長大轉(zhuǎn)變成η相，數(shù)量明顯多于空冷時的，這減少了基體中溶質(zhì)元素數(shù)量，削弱了后續(xù)時效硬化能力。水冷焊接頭焊核區(qū)與熱影響區(qū)之間的過渡區(qū)變窄，熱影響區(qū)η'相基本沒變化。
　　(4)空冷焊接頭經(jīng)自然和人工時效后硬度顯著上升，焊核區(qū)硬度自然時效80天后上升了10HV，人工時效后硬度上升了20HV;而水冷焊接頭的硬度幾乎沒有變化。自然時效60天+12