7A19、铝合金搅拌摩擦焊组织性能分析.pdf

学兔兔 一 试验研究 俘搭 7A19、铝合金搅拌摩擦焊组织性能分析 北京航空制造工程研究所 搅拌摩擦焊 中心(100024) 谭锦红 李 光 栾国红 摘要 研究了不同焊接规范参数对退火态和T6态7A19铝合金搅拌摩擦焊接头的金相组织、硬度分布及力学 性能影响。结果表明，7A19铝合金的搅拌摩擦焊焊接性能良好。焊缝金相致密无缺陷，焊核区的微观组织是无方 向性的、细小的等轴晶粒，热影响区晶粒被拉长。焊缝区硬度分布均匀 ，与母材相比没有明显的下降。热影响区是 接头的脆弱区，接头拉伸强度随着焊接热输入的降低而增加。采用合适的焊接参数，7A19铝合金在退火态下进行 焊接 ，接头效率能达到母材的89．6％，断后伸长率为8．7％；在 T6态下进行焊接 ，接头效率能达到母材的85％，断 后伸长率为6．7％。 关键词： 搅拌摩擦焊 7A19铝合金 金相组织 显微硬度 力学性能 中图分类号： TG406 有金属熔化，焊于一个 固态的焊接过程。采用搅拌摩 0 前 言 擦焊焊接技术焊接铝合金，能够避免因接头金属熔化 7A19铝合金属于 一Zn—Mg—Cu系热处理可强 造成的气孔、裂纹等冶金缺陷，并对接头表面氧化膜有 化变形铝合金。该系合金由于强度高而得名 “超硬铝合 一 定粉碎作用。由于搅拌摩擦焊在轻合金焊接 中的优 金”。Mn，Cr，Zr，Be元素的加入，不但强化了铝基体，抑 良表现，搅拌摩擦焊的应用越来越广泛。文中通过对 制加工过程中再结晶晶粒长大，而且提高了该合金的强 7A19铝合金的搅拌摩擦焊试验研究，掌握7A19铝合金 度、塑性等综合性能 j。因而 7A19铝合金作为承力结 的搅拌摩擦焊工艺特点，对焊接工艺参数进行优化，研究 构件在航空、航天、船舶、民用等领域得到开发应用。但 7A19铝合金搅拌摩擦焊接头组织、显微硬度和力学性 是7A19铝合金的焊接性能较差，采用传统熔焊技术焊 能，为7A19铝合金的搅拌摩擦焊制造提供技术支持。 接时形成热裂纹的倾向较大，对焊接过程中的各种因素 1 试验材料及方法 也比较敏感，焊接接头表面氧化膜敏感、裂纹倾向大、易 产生气孔等缺点，限制了其在航空航天领域的应用。 7A19铝合金化学成分如表 l所示 。对照Al—zn 搅拌摩擦焊技术 (frictionstirwelding，FSW)是由 — Mg系合金相图，在该合金结晶组织中主要强化相应 英 国焊接研究所于 1991年发明的一项固相连接新技 为MgZn：()相租A1：Mg3Zn3() 。热处理状态分 术 2J。搅拌摩擦焊在焊接过程中焊接温度比较低，没 为退火态和rI’6态，微观金相组织如图1、图2所示。 表 1 7A19铝合金化学成分 (质量分数。％) 文 中主要针对板厚 10mti1退火态和T6态的7A19 mlnx100mm ×10inln。焊接前用丙酮擦拭试板，将试板 铝合金进行搅拌摩擦焊工艺研究 ；观察分析工艺参数 冈陛固定在钢垫板 匕，搅拌头结构参数如表 2所示；搅拌头 对两种状态下焊接接头微观组织、显微硬度和力学性能的 旋转速度为300~360r／min，焊接速度为60～120mm／min。 影响。试验采用7A19铝合金进行对接焊，试板尺寸为250 焊接时搅拌头与板材垂直线之间的倾斜角度为2．5。， 焊