7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭沉淀相析出行為

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(1.河北省交通工程材料重點實驗室，河北 石家莊 050043; 2.石家莊鐵道大學 材料科學與工程學院，河北 石家莊 050043; 3.河北科技大學 材料科學與工程學院，河北 石家莊 050018)

0 前言

7075鋁合金是Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁合金，具有高的比強度、比剛度以及較好的塑性，廣泛應用于高速列車、飛機等載運工具制造領域。采用傳統熔焊方法對其連接時易產生氣孔、熱裂紋及HAZ軟化等問題[1]。攪拌摩擦焊是英國焊接研究所(The Welding Institute，TWI)于1991年發明的固相焊接技術，是鋁合金最具前景的焊接技術之一[2]。它能夠有效避免氣孔、熱裂紋等問題，緩解HAZ軟化的問題。近年來，國內外大量學者開展FSW研究工作，主要集中在如下幾個方面：FSW焊接工藝[3]，焊縫成形機理[4]，接頭微觀組織及力學性能[5-7]，溫度場、應力場和流場的數值模擬[8-9]以及接頭中沉淀相分布情況等[10-12]。但是，目前關于7075鋁合金FSW接頭沉淀相析出行為研究甚少，而這對于優化FSW焊接工藝，提高接頭性能及保證鋁合金結構安全可靠性具有重要的意義。文中借助TEM對7075鋁合金FSW接頭中WNZ，TMAZ，HAZ及BM中的沉淀相分布、形貌等進行觀察，并對沉淀相的晶格條紋間距進行計算，以研究接頭不同區域沉淀相的析出行為。

1 試驗材料與方法

試驗材料采用厚度為6 mm的7075高強鋁合金平板(供貨狀態：T6)，其化學成分如表1所示。焊件尺寸為300 mm×150 mm×6 mm，焊接方式為平板對焊。軸肩直徑為15 mm，攪拌針根部直徑為5.20 mm，端部直徑為3.10 mm，攪拌針長度為5.66 mm。FSW焊接工藝分別為攪拌頭轉速800 r/min，焊接速度300 mm/min。金相試樣腐蝕劑為Keller試劑，腐蝕時間為30 s。利用GX51型OLYMPUS金相顯微鏡觀察接頭不同微區的微觀組織?！?br>