航空鋁合金Lc4-T4和7075-T6攪拌摩擦焊接頭疲勞性能研究.pdf

1、攪拌摩擦焊(FSW)是一項(xiàng)相對(duì)較新的固相連接方法，被譽(yù)為“繼激光焊后最具革命性的連接技術(shù)”，在鋁及鋁合金等輕質(zhì)合金連接方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，國(guó)外對(duì)FSW接頭疲勞性能進(jìn)行了少量研究，國(guó)內(nèi)才剛剛開始，對(duì)FSW焊接超硬鋁接頭的疲勞性能研究尚屬空白。本文主要對(duì)航空鋁合金LC4-T4和7075-T6 FSWX對(duì)接接頭的疲勞性能進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)測(cè)定疲勞拉伸S-N曲線，按照國(guó)際焊接學(xué)會(huì)(IIW)焊接接頭疲勞評(píng)定規(guī)范，計(jì)算出FSW接頭的疲勞特征值。

2、同時(shí)利用金相組織觀察和顯微硬度測(cè)試對(duì)接頭焊縫各區(qū)域的組織和缺陷進(jìn)行分析討論。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Lc4-T4和7075-T6鋁合金FSW焊縫成形良好，焊后板材幾乎無(wú)變形；焊縫表面呈現(xiàn)半圓環(huán)曲線帶，焊縫中心有“洋蔥環(huán)”組織出現(xiàn)；FSW接頭存在兩個(gè)明顯的外部特征：飛邊和凸臺(tái)。根據(jù)FSW過程中接頭材料的流動(dòng)性差異把接頭區(qū)域分為焊核區(qū)、機(jī)械熱影響區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)；FSW接頭的顯微硬度分布近似成W型，硬度的最低點(diǎn)出現(xiàn)在熱機(jī)影響區(qū)；在Lc4

3、-T4鋁合金FSw接頭焊縫中存在少量氧化物夾雜和幾乎貫穿焊縫的弱連接缺陷，在7075-T6中存在少量尺寸較小的弱連接缺陷。表面氧化物破碎不完全形成的弱連接缺陷幾乎存在于所有的鋁合金FSW接頭焊縫中，可看作是鋁合金FSW接頭焊縫的固有缺陷。 疲勞拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，在2×106次疲勞循環(huán)次數(shù)時(shí)，Lc4-T4鋁合金FSW接頭在95％存活率下疲勞強(qiáng)度特征值為79.85MPa，7075-T6為78.71MPa：7075-T6鋁

4、合金FSW接頭的疲勞性能好于Lc4-T4；根據(jù)IIW疲勞評(píng)定規(guī)范，在2×106次疲勞循環(huán)次數(shù)時(shí)，Lc4-T4和7075-T6鋁合金FSW接頭疲勞強(qiáng)度明顯高于IIW疲勞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)FAT28和FAT50。Lc4-T4和7075-T6鋁合金FSW接頭疲勞S-N數(shù)據(jù)全部高于疲勞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)FAT28，在長(zhǎng)壽命區(qū)(循環(huán)次數(shù)N>105)，其疲勞S-N數(shù)據(jù)還高于疲勞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)FAT50。說明鋁合金熔焊疲勞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)FSW接頭有些保守，需要制定符合實(shí)際的FSW