噴射成形7055鋁合金水下攪拌摩擦焊接頭強化機理研究.pdf

1、噴射成形7055鋁合金以其高強高韌的特性，在航空航天等工業(yè)中受到廣泛關(guān)注，而制約其應(yīng)用的焊接問題也成為業(yè)界的焦點。由于噴射成形工藝的特殊性，使得傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊已無法滿足該種材料的焊接需求。本文通過水下攪拌摩擦焊，在攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度（S）為1550rpm焊接速度（F）為155mm/min的參數(shù)下成功焊接了噴射成形7055鋁合金，獲得了無缺陷的焊接接頭，抗拉強度可達402.48MPa（相當于母材強度的75％），延伸率為1.52%，遠優(yōu)于傳統(tǒng)

2、攪拌摩擦焊接頭。水下接頭硬度值呈對稱的“W”形，改善了傳統(tǒng)接頭硬度分布不均勻，熱影響區(qū)范圍大的缺點。通過SEM&EDS、DSC、XRD、TEM等微觀分析手段對水下接頭與同參數(shù)下傳統(tǒng)攪拌摩擦焊接頭組織進行對比研究。結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)攪拌摩擦焊接頭而言，大溫度梯度的水下焊接使接頭中黑灰偏聚區(qū)減少，EDS分析顯示該區(qū)域的Mg：Zn≈1:2，與母材相近。通過參考平衡相圖，標定了水下接頭 DSC曲線峰值含義，發(fā)現(xiàn)其主要出現(xiàn) G.P.區(qū)和 Mg-

3、Zn相的變化，通過 XRD分析進一步確定了水下接頭中的相，其中主要起強化作用的為MgZn2和 Mg2Zn3，且 MgZn2數(shù)量居多，使接頭較大程度上保留了母材的優(yōu)良性能。TEM檢測確定了其主要強化相 MgZn2與基體有良好的半共格關(guān)系，即接頭強化效果最優(yōu)。綜上，水下攪拌摩擦焊接頭強化機理可歸結(jié)為通過改變接頭冷卻方式，獲得了強化效果較佳的組織形態(tài)，通過沉淀相的共格強化提高接頭性能。
　　根據(jù)所分析的水冷條件下噴射成形7055鋁合金接

4、頭強化機理，文章還通過改變焊接參數(shù)及改變冷卻介質(zhì)的溫度，進一步探究了水下攪拌摩擦焊接頭性能調(diào)節(jié)方式。從改變焊接參數(shù)的角度上而言，提高攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度的的調(diào)節(jié)方式優(yōu)于改變焊接速度的調(diào)節(jié)方式，接頭中強化相主要圍繞Mg-Zn和Al-Cu相的變化，在高轉(zhuǎn)速+高焊速的參數(shù)下可獲得綜合性能較高的接頭；從改變冷卻介質(zhì)溫度來說，高溫的冷卻介質(zhì)可以更好的保證接頭的性能，在高溫介質(zhì)中焊接的接頭強度可超過母材強度的85%，延伸率也獲得了較大的提高，高溫接頭的優(yōu)