7075鋁合金不同冷卻介質條件下攪拌摩擦焊接頭的組織與性能

汪虎　韋葉　王巍　黃廷尊　周禮龍

摘要：針對3 mm厚的7075鋁合金板材，采用相同的焊接參數分別在空氣和水中進行攪拌摩擦焊接（FSW），研究不同冷卻介質對接頭的熱循環曲線、宏觀形貌、微觀組織、硬度以及力學性能的影響。結果表明，水下焊接的熱循環曲線更趨于平緩，高溫停留時間短，焊縫表面成形更好，焊核區（NZ）和熱影響區（HAZ）顯微組織的晶粒更細小，接頭熱影響區更窄，并且接頭的塑性流形更清晰，而空氣中焊接的接頭熱影響區軟化嚴重，硬度僅為113 HV。水下FSW接頭斷裂形式為脆性斷裂，而空氣中FSW接頭斷裂形式為韌性斷裂。

關鍵詞：7075鋁合金;攪拌摩擦焊;熱循環;微觀組織;力學性能

中圖分類號：TG457.14 文獻標志碼：A 文章編號：1001-2303（2020）01-0092-05

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.01.17

0 前言

7×××鋁合金是Al-Zn-Mg-Cu系超高強鋁合金，具有高強、高韌、低密度、耐腐蝕性好、輕質等特點，抗拉強度可達500 MPa以上[1]。由于鋁合金表面存在高熔點的致密氧化膜，使用傳統的TIG熔化焊容易產生氣孔，嚴重阻礙熔化焊在鋁合金焊接上的應用。攪拌摩擦焊（Friction stir welding，FSW）是一種固相連接的新型焊接技術[2]，具有焊接溫度低、能耗低、焊接過程無煙塵飛濺、無須保護氣體和焊后殘余應力低等特點[3]。

7075鋁合金FSW接頭的力學性能優良，但其焊接過程對熱輸入十分敏感。國內外一些研究者主要對攪拌摩擦焊焊接不同鋁合金的焊接熱循環規律進行了研究，結果表明攪拌頭行走的位置瞬時溫度達到最大，隨著攪拌頭的遠離，溫度逐漸下降。攪拌頭的峰值溫度不超過母材的固相線，焊縫前進側與后退側的熱循環作用不同，前進側溫度略高于后退側溫度[4-7]。……