西南交大的新發現將大幅提升高強鋁合金的焊接強韌性

高強度鋁合金結構強韌性差一直是困擾航空航天、高速列車等重大裝備的世紀難題。為了探明熔焊接頭細晶帶的軟化及失效機理，為建造高損傷容限的輕量化鋁合金結構提供科學支撐，西南交大對激光焊接7075鋁合金熔合線處存在著的一個寬度僅為數十微米的貫穿板厚的細小等軸晶區進行了深入研究。最終發現了影響7050鋁合金接頭性能劣化的本質因素，探明了細晶帶軟化及沿晶失效機制，進而提出了一種全新的“激光擾動+磁場脈沖”聯合制造策略，通過調控細晶帶的區間分布，大幅提升了激光熔焊接頭的強韌性。結果表明，聯合制造方法條件下7×××系鋁合金接頭強度約為母材90%以上，略高于攪拌摩擦焊接頭強度；同時疲勞裂紋擴展門檻值得到了顯著提高，裂紋擴展速率表現出有規律的停滯-下降走勢，表明接頭的抗疲勞開裂性能也得到了提升。該項研究成果不僅為高強鋁合金激光及復合熱源焊接破解了強韌性差的技術瓶頸，同時有助于重大裝備的輕量化設計及服役，具有重要的工程指導意義。