焊后熱處理對7055-0.1Sc鋁合金攪拌摩擦焊接頭的組織與力學(xué)性能的影響

Al-Zn-Mg-Cu(7000系)高強鋁合金具有高比強度、比剛度和良好的耐腐蝕性能，在航空航天、船舶制造、軌道交通等領(lǐng)域得到了廣泛的應用[1,2] 添加稀土元素Sc對鋁合金有顯著(zhù)的改性作用，使其具有高強度、高耐熱性和良好的抗蝕性[3,4] 在傳統7055、7075等高強鋁合金中加入微量Sc元素的Al-Zn-Mg-Cu-Sc鋁合金可使其具有更加優(yōu)異的綜合力學(xué)性能[5,6]，但是用熔焊焊接高強7000系(包括含Sc)鋁合金時(shí)產(chǎn)生的氣孔和熱裂紋等缺陷使接頭的力學(xué)性能?chē)乐亟档蚚7] 攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是一種固相連接技術(shù)，特別適于焊接Al-Zn-Mg-Cu-Sc鋁合金 [8] 雖然FSW的熱輸入明顯小于熔焊，但是其接頭仍出現軟化現象 先前的研究表明，提高時(shí)效強化鋁合金接頭力學(xué)性能的三種方式，分別是提高焊接速度[9,10]、采用冷卻介質(zhì)增加FSW過(guò)程的冷卻速率[11]和焊后熱處理[12~15] 焊后熱處理是最有效的方式 對5.4 mm厚2219-T6鋁合金FSW接頭的研究表明[12]，焊后人工時(shí)效熱處理能顯著(zhù)提高焊速接頭的力學(xué)性能 對6 mm厚2014-T6鋁合金FSW接頭的研究表明[12]，焊后固溶＋人工時(shí)效(T6)熱處理可將接頭硬度恢復到母材的水平，但是接頭焊核區(Nugget zone, NZ)的晶粒發(fā)生了異常長(cháng)大[13] Robert等[14]對2519-0.36Sc鋁合金進(jìn)行FSW，發(fā)現焊后T6熱處理使接頭的整體硬度明顯提高，但是NZ區的晶粒異常長(cháng)大，且在NZ與熱機影響區(Thermal-mechanically affected zone, TMAZ)的界面出現了孔洞，使接頭的疲勞性能大幅降低 以上研究表明，焊后熱處理能提高時(shí)效強化鋁合金FSW接頭的硬度，但是T6熱處理使某些合金接頭NZ出現晶粒異常長(cháng)大和孔洞 在焊后T6熱處理過(guò)程中FSW接頭的晶粒是否異常長(cháng)大，與接頭的原始晶粒尺寸有密切的關(guān)系[15]，而工藝參數是影響FSW接頭晶粒尺寸的關(guān)鍵因素 Sc能抑制晶粒長(cháng)大 基于此，本文對11 mm厚7055-0.1Sc-T4鋁合金進(jìn)行FSW，研究焊后人工時(shí)效和T6熱處理對接頭的組織和性能的影響 1 實(shí)驗方法 實(shí)驗用母材(Base material, BM)為11 mm厚的7055-0.1Sc-T4軋制板材，其化學(xué)成