噴射成形7055鋁合金CO2激光焊組織與性能研究.pdf

1、經(jīng)噴射成形技術(shù)制備的7055鋁合金具有出色的比強(qiáng)度和硬度、斷裂韌度、抗疲勞、耐腐蝕性和加工性能，被廣泛應(yīng)用在飛機(jī)、軌道車輛、核工業(yè)、火箭、汽車和造船等高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件的制造，焊接技術(shù)是噴射成形7055鋁合金產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，基于激光焊相比傳統(tǒng)連接工藝的擁有的諸多優(yōu)點(diǎn)，本論文選用了ER5356和7055二種焊接填充材料，采用CO2激光焊對(duì)2 mm厚噴射成形7055+T76511鋁合金型材進(jìn)行平板對(duì)焊實(shí)驗(yàn)。主要采用金相（OM）、X射線衍

2、射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、能譜（EDS）、背散射電子衍射技術(shù)（EBSD）等方法對(duì)焊縫微觀組織進(jìn)行分析；通過(guò)顯微硬度和拉伸試驗(yàn)測(cè)試焊接接頭的力學(xué)性能。并研究焊后固溶（475℃/4 h）+時(shí)效(120℃/24 h)處理后組織、力學(xué)性能和和腐蝕性能的變化。研究結(jié)果主要如下：
　　研究表明，當(dāng)激光功率P=1200 W，焊接速度v=400 mm/min，離焦量AF=0 mm，焊接填充材料是7055時(shí)獲得的焊縫氣孔

3、率較少并無(wú)熱裂紋。
　　7055鋁合金激光焊接存在明顯的焊接分區(qū)（熱影響區(qū)、熔合區(qū)和焊縫區(qū)）。焊縫的EBSD分析表明，接頭出現(xiàn)明顯的焊接分區(qū)（熱影響區(qū)、熔合區(qū)和焊縫區(qū)）。熱影響區(qū)為部分再結(jié)晶的等軸晶粒，晶粒取向與母材相同，均為<111>和<001>；焊縫熔合線附近有EQZ區(qū)的存在，沒(méi)有繼承母材晶粒取向，焊縫形成為一種典型非聯(lián)生結(jié)晶生長(zhǎng)方式；焊縫區(qū)靠近熔合線為柱狀枝晶，中心為胞狀枝晶。母材和熱影響區(qū)呈現(xiàn)明顯的{112}<111>銅織

4、構(gòu)和{123}<634>S織構(gòu)；熔合區(qū)織構(gòu)不明顯，僅有少量{112}<111>銅織構(gòu)；焊縫為有微弱的{001}<110>立方織構(gòu)、殘留母材{123}<634>S織構(gòu)；X射線衍射分析可知，接頭焊縫的主要組成相為α(Al)和(MgZn2)強(qiáng)化相；對(duì)接頭 EDS分析可知，接頭有α(Al)+T(AlZnMgCu)共晶組織、α(Al)+S(Al2MgCu)Zn共晶組織，Cu元素在晶界處發(fā)生了微觀偏析；對(duì)接頭不同區(qū)域 TEM觀察分析，熱影響區(qū)晶粒比

5、母材略大，但熱影響區(qū)晶內(nèi)η′相比母材更彌散，所以，熱影響區(qū)硬度與母材相當(dāng)無(wú)明顯軟化。焊縫中柱狀枝晶粗大，而且晶內(nèi)無(wú)析出相，所以，焊縫成為焊接接頭最薄弱環(huán)節(jié)。
　　接頭顯微硬度測(cè)試表明，7055鋁合金激光焊添加不同焊材焊接接頭硬度均關(guān)于焊縫中心近似對(duì)稱分布，從焊縫→熔合區(qū)→熱影響區(qū)→母材依次遞增，無(wú)過(guò)時(shí)效軟化區(qū)。添加ER5356焊材的焊縫和熔合區(qū)顯微硬度分別約為120～140 HV和140～150 HV，添加7055焊材的焊縫區(qū)和熔

6、合區(qū)顯微硬度分別約為130～40 HV和140～150 HV，焊縫區(qū)硬度顯著高于添加了ER5356焊材的焊縫。
　　接頭經(jīng)固溶+時(shí)效處理后，焊縫晶界偏析得到消除、部分晶界消失、晶粒內(nèi)部析出相細(xì)小均勻；EQZ晶粒顯微硬度從熱處理前的139.8HV上升到的174.8 HV，焊縫中心晶粒顯微硬度從125.5 HV提高到173 HV。接頭強(qiáng)度得到了顯著提高，達(dá)到了母材強(qiáng)度的68％，熱處理后焊縫斷口以韌窩穿晶斷裂為主，斷口韌窩尺寸明顯小于熱