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1、超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金比強(qiáng)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(jìn)行連接。攪拌摩擦焊接具有一系列優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用于超高強(qiáng)鋁合金的高效連接具有巨大的潛力。本文通過(guò)硬度測(cè)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(shí)效處理對(duì)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(jī)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(shí),焊接頭拉伸性能最好,拉伸強(qiáng)度最高可達(dá)466 MPa,焊接系數(shù)為0.74,伸長(zhǎng)率為5.2%。焊接頭的硬度曲線均呈“W”型,硬度最低值在熱機(jī)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(shì),1850rpm/150mm/min焊接時(shí)有最高值,在173HV左右。
(2)焊核區(qū)均為細(xì)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(shì),從600rpm的約1μm增加至1850rpm的約4μm;焊核區(qū)還有大量無(wú)強(qiáng)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(qiáng)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(shí)效10天后,拉伸強(qiáng)度分別為457MPa和417MPa,伸長(zhǎng)率
4、分別為4%和3.4%。水冷時(shí)焊核區(qū)再結(jié)晶晶粒尺寸小于1μm,而空冷時(shí)約2μm;基體中大部分η’相長(zhǎng)大轉(zhuǎn)變成η相,數(shù)量明顯多于空冷時(shí)的,這減少了基體中溶質(zhì)元素?cái)?shù)量,削弱了后續(xù)時(shí)效硬化能力。水冷焊接頭焊核區(qū)與熱影響區(qū)之間的過(guò)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(shí)效后硬度顯著上升,焊核區(qū)硬度自然時(shí)效80天后上升了10HV,人工時(shí)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(shí)效60天+12
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