7075鋁合金攪拌摩擦加工工藝參數(shù)對組織性能的影響.pdf

1、7075鋁合金作為可熱處理強化的高強鋁合金，被廣泛應用于航天、航空以及汽車等工業(yè)領(lǐng)域。攪拌摩擦焊接和加工技術(shù)作為一種固相焊接加工方法，發(fā)明后很快應用到鋁合金和鎂合金等輕合金的研究和應用中。關(guān)于7075鋁合金焊接和加工方面的相關(guān)研究很多，從已有研究發(fā)現(xiàn)，獲得無缺陷的工藝參數(shù)變化范圍較廣，但多數(shù)研究僅考慮了單一工藝參數(shù)條件，缺乏在較大工藝參數(shù)變化范圍內(nèi)對7075鋁合金攪拌摩擦焊接和加工后組織與性能影響的系統(tǒng)定量研究。本論文工作采用光學顯微鏡

2、、掃描電鏡、背散射電子通道襯度相（ECC）及顯微硬度等手段，較系統(tǒng)分析了較大工藝參數(shù)變化范圍下7075鋁合金的攪拌摩擦加工組織和性能變化規(guī)律，研究結(jié)果對7075鋁合金攪拌摩擦焊接研究較強的理論和實際意義。
　　軋制態(tài)7075鋁合金攪拌摩擦加工試驗結(jié)果表明,攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為400～1200rp m，焊接速度為60～10O mm/min時均能獲得外觀成形好、內(nèi)部無缺陷的攪拌摩擦加工組織結(jié)構(gòu)。研究表明各個工藝參數(shù)下從板面到板底中心的晶粒

3、尺寸變化普遍規(guī)律是：當焊接速度恒定不變時，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度增加時,焊核區(qū)面積增加，從板面到板底熱力影響區(qū)范圍擴大，板底變化較為明顯，焊核中心晶粒尺寸增大；攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度確定時,焊接速度越大，焊核區(qū)的面積越大，焊核中心晶粒尺寸減小；當線速度（旋轉(zhuǎn)速度/焊接速度）相同時，焊核區(qū)面積基本相同,旋轉(zhuǎn)速度增加，焊核中心晶粒尺寸稍有增加。
　　加工區(qū)域定點顯微硬度測試的硬度分布表明：各個工藝參數(shù)的多數(shù)層面上，硬度值并非以加工中心線為對稱分布，

4、硬度最低值位于前進側(cè)的TMAZ/HAZ交界面附近；在1.0-3.5mm層面上硬度分布呈W型，在0.5 mm層面上呈V型；焊核區(qū)硬度明顯要低于母材區(qū)，加工中心線上的硬度從板面到板底逐漸降低，焊核區(qū)的頂部具有更加細小的等軸再結(jié)晶晶粒，硬度值較大。研究表明，焊接速度確定，旋轉(zhuǎn)速度增加時，焊核區(qū)和熱機影響區(qū)的硬度有所增大，尤其是1200rpm時焊核區(qū)的硬度增加明顯，TMAZ/HAZ處的硬度最低值與焊核區(qū)硬度差異增大；當旋轉(zhuǎn)速度確定，隨著焊接速度

5、的增加，焊核區(qū)平均硬度降低，焊核區(qū)最高值不斷降低；當旋轉(zhuǎn)速度與焊接速度比值確定時，隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加，焊核區(qū)平均硬度值稍有增加，但整體硬度變化趨勢不大。
　　各個工藝參數(shù)下，從板面到板底的晶粒尺寸和硬度值呈現(xiàn)減小的趨勢，表明沉淀相形態(tài)對加工區(qū)性能有重要影響，沉淀相粒子對7075高強鋁合金FSP焊核區(qū)接頭的強化作用要優(yōu)于細晶強化。
　　通過背散射電子通道襯度（ECC）對比加工區(qū)域的硬度分布圖與金相顯微圖分析研究表明，焊核區(qū)晶粒

6、由細小的等軸晶組成，且從底部至頂部晶粒越來越大，晶界相逐漸減少，晶內(nèi)析出相卻逐漸增多，硬度分布由板底到板面逐漸增大。
　　研究表明：當焊接速度確定，旋轉(zhuǎn)速度增加時，焊核區(qū)硬度明顯增加，硬度的增加與焊核區(qū)晶粒逐漸變小、粒內(nèi)彌散分布的第二相粒子數(shù)量明顯增加有關(guān)；當旋轉(zhuǎn)速度確定，焊接速度增加時，焊核區(qū)硬度降低，晶粒尺度減小，硬度的降低主要受焊核區(qū)晶內(nèi)析出第二相數(shù)量增多的影響；當線速度相同時，隨著旋轉(zhuǎn)速度增加，焊核區(qū)硬度增加，晶內(nèi)析出的第