鋁合金7050攪拌摩擦焊接頭洋蔥環(huán)微觀組織與力學性能.pdf

1、采用攪拌摩擦焊對5 mm厚鋁合金7050板材進行對接焊實驗。通過改變旋轉速度、焊接速度分析焊接工藝參數(shù)對洋蔥環(huán)宏觀形貌的影響，觀察洋蔥環(huán)微觀組織，探究沉淀相形態(tài)和分布對洋蔥環(huán)微觀組織的影響。并結合維氏硬度、抗拉強度實驗研究洋蔥環(huán)微觀組織與接頭斷裂特征之間的關系。
　　實驗表明：當采用帶有螺紋的圓柱形攪拌針進行焊接時，在焊核區(qū)出現(xiàn)近似橢圓形的區(qū)域，類似于洋蔥的橫截面形貌，因此取名“洋蔥環(huán)”，并且隨著焊接參數(shù)的變化，洋蔥環(huán)也發(fā)生變化，

2、當 v=80mm/min、ω=600r/min，洋蔥環(huán)清晰，成半圓弧狀，關于焊核中心對稱，隨著轉速的增大，單位長度焊接熱輸入增加，塑性金屬的數(shù)量增加，流動性增強，使得塑型金屬流動不規(guī)則，呈紊流態(tài)，所以洋蔥環(huán)逐漸模糊；而當v=40mm/min、ω=800r/min時，洋蔥環(huán)占據(jù)了整個焊核區(qū)，而隨著焊速的提高，洋蔥環(huán)逐漸變小，這主要是由于隨著焊速逐漸增大，熱輸入逐漸減少，塑性金屬的流動性下降，同時，焊速的增加使得攪拌頭在焊核區(qū)單位長度停滯的

3、時間減少，從而減少了從上向下沿攪拌頭螺紋金屬的流動量，故而，使得洋蔥環(huán)變小。
　　對洋蔥環(huán)的微觀組織進行了分析，發(fā)現(xiàn)洋蔥環(huán)實際上是由大小不均勻的再結晶晶粒組成的，細小的晶粒沿變形方向偏聚形成了弧形的細晶帶，就構成了“環(huán)”；而相鄰兩條“環(huán)”之間則是由粗大的晶粒組成粗晶帶。這主要是由于在焊后冷卻過程中重新析出的沉淀相對再結晶晶粒長大過程的阻礙作用形成的，若沉淀相粒子尺寸較大，沉淀相粒子之間的距離較大，再結晶晶粒的長大被促進，沉淀相之間

4、的距離較大時促進再結晶晶粒長大的原因是沉淀相粒子直徑較大，數(shù)量較少，阻礙晶界運動的作用力就比較小，隨著晶界的運動小晶粒逐漸被吞并到相鄰的晶粒中，最后就形成大晶粒；而有一部分再結晶晶粒在長大的過程中由于受到沉淀相的釘扎作用，阻礙了晶界了遷移，最終形成了小晶粒，因此在微觀條件下看到洋蔥環(huán)是由粗晶帶與細晶帶相間構成的。另外，隨著旋轉速度的提高，洋蔥環(huán)晶粒逐漸增大，這主要是由于旋轉速度的提高，焊核區(qū)的峰值溫度增加，隨著溫度的提高晶界的活動性顯著

5、增加，而晶界的遷移使得再結晶晶粒發(fā)生長大，因此隨著旋轉速的增加，晶粒尺寸逐漸增大。最后，對洋蔥環(huán)組織進行不同的時效處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng) T6處理后洋蔥環(huán)晶粒逐漸均勻化，并且晶界上塊狀的沉淀相長大，形成了長棒狀；而經(jīng) T74處理后沉淀相隨著時效溫度的提高發(fā)生部分溶解，彌散度降低，細小的沉淀相孤立的分布于晶界上。
　　發(fā)現(xiàn)FSW接頭顯微硬度整體呈“W”型，而WNZ硬度分布卻呈“鋸齒形”，這主要和洋蔥環(huán)相關，由上可知，洋蔥環(huán)實際上是由粗晶帶與細