熱循環(huán)、腐蝕和自然時效對2024鋁合金攪拌摩擦焊接頭力學(xué)性能的影響

肖博，張振林，麻思達(dá)，張志函，楊夏煒，李文亞

(西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陜西省摩擦焊接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710072)

攪拌摩擦焊(FSW)是1991年由英國焊接研究所(TWI)發(fā)明的一種新型的固相連接技術(shù)，特別適合于輕質(zhì)合金(如鎂合金、鋁合金、鈦合金等)的焊接，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車及造船等重要領(lǐng)域[1—2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對FSW開展了大量的研究，包括接頭溫度場演變[3—7]、金屬塑性流動行為[7—9]、工藝性能優(yōu)化[10—11]、微觀組織與織構(gòu)表征[12—13]等，這些研究為進(jìn)一步推廣FSW的應(yīng)用提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。然而，F(xiàn)SW溫度場對接頭成形、顯微組織及性能有重要影響，以往相關(guān)研究[3，14—15]表明，F(xiàn)SW 會導(dǎo)致固溶強(qiáng)化類鋁合金的力學(xué)性能降低，這是由于焊接過程熱循環(huán)影響析出強(qiáng)化相(如2024鋁合金為Al2CuMg和Al2Cu相)的粗化和溶解。王廷等人[16]研究了7050鋁合金FSW焊接熱循環(huán)對其熱影響區(qū)的性能的影響，指出焊接熱循環(huán)主要通過改變強(qiáng)化相的尺寸和分布來影響熱影響區(qū)性能。Inagaki等人[5]研究1050鋁合金FSW的峰值溫度對組織演變的影響，得出了隨著峰值溫度的升高，攪拌區(qū)的平均晶粒尺寸從1 μm增加到10 μm。對其焊接過程熱循環(huán)的深入認(rèn)識是很有必要的，這有助于調(diào)整工藝參數(shù)，優(yōu)化顯微組織，改善接頭性能。而關(guān)于FSW同一焊縫不同位置的焊接熱循環(huán)對力學(xué)性能的影響鮮見報道。

喬文廣等人[17]研究了自然時效對FSW接頭的影響，發(fā)現(xiàn)隨著自然時效時間的延長，鋁合金會表現(xiàn)出強(qiáng)度升高、伸長率升高、熱處理性能出現(xiàn)差異性等現(xiàn)象。……