焊前状态及焊后时效对喷射沉积7055铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响.pdf

摘要

摘要

喷射沉积7055铝合金因其优异的比强度、韧性以及良好的耐蚀性能，在航空航

天、高速轨道交通以及新能源汽车等领域有着极高的应用价值。在使用喷射沉积

7055铝合金制造大型航空航天结构部件时，连接技术的应用是不可避免地。搅拌摩

擦焊接作为一种先进的固态连接技术，能极大改善接头的成形和服役性能。本论文以

高性能7055铝合金挤压板的焊接接头组织和性能的演变行为及性能提升为研究目的，

采用金相(OM)、扫描(SEM)、透射(TEM)电镜观察、硬度测试、室温拉伸试验以及剥

落腐蚀试验等对不同焊前状态和焊后状态下的焊接接头进行了研究。论文首先分析了

喷射沉积态晶粒和第二相及其在的铸锭预热处理、热挤压过程中的演变行为。然后研

究了热挤压态板材和T6峰时效态板(120℃,24h)的焊接接头微观组织和力学性能。

在此基础上，研究和分析了焊后固溶+T6峰时效(C板)、焊后固溶+RRA(120℃,

24h+190℃,10min+120℃,16h-D)+(40℃→200℃(

板和焊后固溶升温时效升温

速率20℃/min)-E板)对热挤压+搅拌摩擦焊状态板材(A板)焊接接头组织和性能的

影响，主要结论如下：

(1)喷射沉积态7055铝合金的微观组织构成为：晶粒尺寸小于50μm等轴晶+

AlZnMgCu相+AlCuFe相。晶内AlZnMgCu相的尺寸范围为~5μm，晶界上的

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AlZnMgCu相尺寸约为10μm。经形变前预热处理，铝基体析出尺寸为20~50nm

AlZrAlZnMgCuAlCuMg(S)

3弥散相，同时在晶界上出现由相演变而来的2相相。热

挤压态喷射沉积7055铝合金发生了部分动态再结晶。再结晶晶粒在晶界处表现为5

~10nm尺寸范围的连续链状分布特征。再结晶形核机制主要为大角度晶界弓出形核。

470℃,2h+120℃,24h(T6)ND

经过固溶峰时效，合金方向上的再结晶晶粒尺寸由挤

压态的10~20μm长大到最大约40μm。固溶使AlZnMgCu相基本回溶。但是S相

回溶效果较低。T6峰时效后，晶粒内部沉淀析出细小弥散的η相，晶界则析出η

相。

(2)A板材的焊接接头硬度由母材区向焊核区逐渐升高。母材区和焊核区硬度分

别约为100HV和167HV。120℃,24h(T6峰时效)+搅拌摩擦焊板材(B板)的焊接接头

硬度由母材区向焊核区先降低再升高。热影响区硬度最低为110HV，母材区硬度最

高为200HV，焊核区硬度为162HV。A板焊接接头的最大抗拉强度为291MPa，断口

伸长率为4.3%，断裂位置位于母材区。B板焊接接头的最大抗拉强度达到了361MPa，

断口伸长率为3.8%，断裂位置位于热影响区和热机影响区的分界区域。

I

江苏科技大学工学硕士学位论文

(3)A板和B板的焊核区都表现出强烈的动态再结晶行为。A板的再结晶细晶强

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化效应更明显，因此其焊核区硬度高于板。板和板焊接接头的热机影响区也

都表现出强烈的动态再结晶行为，但是再结晶程度低于焊核区。热机影响区组织构成

为动态再结晶+形变亚结构+形变晶粒的混晶组织。焊核区和热机影响区中的粗

SFeA

大第二相都基本回溶，只残留难溶的相和含相。板接头热影响区的组织演变

行为表现为晶内亚微米第二相的回溶。B板接头热影响区的组织