航空鋁合金攪拌摩擦焊接頭疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗研究.pdf

1、要實現(xiàn)鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用和推廣，接頭的疲勞行為是必不可少的重點研究對象之一。本實驗通過高頻疲勞實驗，對航空鋁合金LC4CS和7075-T6攪拌摩擦焊預(yù)制裂紋穿焊縫中心，預(yù)制裂紋穿焊縫前進(jìn)邊，預(yù)制裂紋穿焊縫后退邊，預(yù)制裂紋垂直于焊縫四種形式焊接接頭疲勞性能進(jìn)行了研究，金相組織觀察，維氏硬度實驗作為輔助試驗，通過接頭焊縫各區(qū)域的組織、缺陷和硬度來進(jìn)一步的了解接頭的疲勞性能。該實驗為建立合理的攪拌摩擦焊接接頭的疲勞評定規(guī)范提供重

2、要依據(jù)，從而推動攪拌摩擦焊接技術(shù)在航天領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 IIW疲勞試驗標(biāo)準(zhǔn)對于FSW接頭是比較保守的，應(yīng)該設(shè)計符合FSW的疲勞試驗標(biāo)準(zhǔn)。7075-T6鋁合金攪拌摩擦焊接頭預(yù)制裂紋穿焊縫中心試樣、預(yù)制裂紋穿焊縫前進(jìn)邊試樣、預(yù)制裂紋穿焊縫后退邊試樣和預(yù)制裂紋垂直于焊縫試樣疲勞裂紋擴(kuò)展速率方程分別為：da/dN=2.5058×10-12(△K)4.08、da/dN=4.6002×10-11(△K)3.05、da/dN=1.8213×

3、10-11(△K)3.16、da/dN=4.9165×10-10(△K)2.44。LC4CS鋁合金攪拌摩擦焊接頭預(yù)制裂紋穿焊縫中心試樣、預(yù)制裂紋穿焊縫前進(jìn)邊試樣、預(yù)制裂紋穿焊縫后退邊試樣和預(yù)制裂紋垂直于焊縫試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展速率方程分別為：da/dN=1.8382×10-12(△K)4.27、da/dN=1.6872×10-11(△K)3.49、da/dN=6.2811×l0-11(△K)3.01、da/dN=1.1229×10-10(

4、△K)2.95。 LC4CS鋁合金FSW接頭抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力不如7075-T6鋁合金攪拌摩擦焊接接頭，但是相差不大?！鱇較小時，預(yù)制裂紋垂直于焊縫試樣疲勞裂紋擴(kuò)展速率最快。ΔK較大時，預(yù)制裂紋穿焊縫后退邊試樣疲勞裂紋擴(kuò)展速率最慢，預(yù)制裂紋穿焊縫中心試樣疲勞裂紋擴(kuò)展速率最快。 焊縫成形良好，基本沒有變形，兩種鋁合金前進(jìn)邊熱影響區(qū)與攪拌區(qū)的邊界比較清晰。焊核區(qū)均為細(xì)小的等軸晶粒，遠(yuǎn)小于鋁合金母材的晶粒，母材均為沿軋制方向