焊后時(shí)效對7046鋁合金攪拌摩擦焊接頭力學(xué)性能的影響

7000系鋁合金有高強度、低密度、良好的抗腐蝕性能等特點(diǎn)，廣泛用作航空航天和交通運輸等領(lǐng)域的結構材料 實(shí)際應用時(shí)，這些結構材料的高質(zhì)量連接必不可少 英國焊接研究所在1991年發(fā)明了固態(tài)連接方法——攪拌摩擦焊(Friction stir welding，FSW) 與傳統的熔化焊相比，攪拌摩擦焊有熱輸入量小、接頭性能高和缺陷少等優(yōu)點(diǎn)[1,2] 7000系鋁合金是沉淀強化合金，η′亞穩相是主要強化相[3] 高體積分數且細小彌散分布的η′亞穩相，使合金的強度提高 在FSW過(guò)程中η′亞穩相會(huì )粗化或溶解，從而使接頭的強度降低[4] 因此，為了提高FSW接頭的強度，必須調控η′亞穩相的狀態(tài) 以往的研究結果表明，除了優(yōu)化焊接工藝參數[5,6]、焊后快冷[7]和改變材料焊前狀態(tài)[4]外，對FSW接頭進(jìn)行焊后熱處理是一種提高其力學(xué)性能的有效方法[8~11] 王希靖等[8]研究了T6時(shí)效對7050鋁合金FSW接頭力學(xué)性能的影響，發(fā)現硬度最低值出現在前進(jìn)測熱機影響區，時(shí)效后接頭硬度和強度都明顯提高 郝亞鑫[9]等對7A04鋁合金的焊接接頭進(jìn)行T6人工時(shí)效，發(fā)現時(shí)效后接頭拉伸時(shí)抗拉強度達到母材的96.1%，且其應變硬化能力增強 Kumar等[10]發(fā)現，焊后進(jìn)行T6時(shí)效的AA7075鋁合金焊接接頭，晶內出現大量細小的析出相，使焊接接頭的抗拉強度從346 MPa提高到540 MPa，伸長(cháng)率從4.6%提高到10.4% Sharma等[11]對AA7039鋁合金焊接接頭的焊后熱處理進(jìn)行了系統的研究，分析了不同固溶制度和時(shí)效制度對接頭力學(xué)性能的影響 結果表明，自然時(shí)效和T6人工時(shí)效處理都能提高接頭的力學(xué)性能和伸長(cháng)率，其他焊后熱處理則使接頭的力學(xué)性能降低 這些文獻表明，對接頭進(jìn)行焊后時(shí)效能促使接頭析出η′亞穩相，使接頭的強度甚至伸長(cháng)率提高 7046鋁合金是一種典型的7000系合金，可用于制造汽車(chē)的車(chē)架等結構件[12] 本文對7046鋁合金擠壓板材進(jìn)行攪拌摩擦焊接，研究焊后時(shí)效處理對焊接接頭的微觀(guān)組織和力學(xué)性能的影響并探討其機理 1 實(shí)驗方法 實(shí)驗用材料為3.5 mm厚的7046鋁合金擠壓板材，其化學(xué)成分列于表1 將板材熱擠壓后在線(xiàn)淬火，然后在SX2-6-12TP型箱式電阻爐中進(jìn)行120℃×24 h時(shí)效處理 將時(shí)效后的板材加工成尺寸為150 mm×200 mm×3.5 mm的試樣，分兩組進(jìn)