摘要: 铝合金搅拌摩擦焊接头由于热和机械搅拌的作用，在不同区域的微观组织发生了不同的变化，从而导致了性能的差异。这种焊接接头性能的不均匀性会对其服役产生很大的影响。 本文通过金相照片和硬度曲线对铝合金搅拌摩擦焊接头区域进行了相对清晰的划... 展开 铝合金搅拌摩擦焊接头由于热和机械搅拌的作用，在不同区域的微观组织发生了不同的变化，从而导致了性能的差异。这种焊接接头性能的不均匀性会对其服役产生很大的影响。 本文通过金相照片和硬度曲线对铝合金搅拌摩擦焊接头区域进行了相对清晰的划分，之后在各区域取微小力学拉伸试样进行拉伸试验，同时借助数字图像相关方法获得试样表面应变数据。针对断后的试样，在场发射电子显微镜下观察了断口表面和断口侧面的粗大第二相和裂纹萌生扩展情况。最后通过透射电子显微镜和电子背散射衍射观察了全接头试样拉伸断裂前后不同区域的微观组织情况。综合上述研究分析，结果表明： 1)相对于母材，搅拌摩擦焊接头各区域拉伸性能都有不同程度的下降。其中下降最严重的是热影响区，前进侧和后退侧的屈服强度相对母材分别下降51.23%和50.58%，搅拌区性能下降最小，热机影响区位于搅拌区和热影响区两者中间。全接头试样拉伸过程中刚进入屈服阶段，应变就开始在热影响区集中，前进侧和后退侧没有明显区别，在应力达到抗拉极限后，前进侧热影响区应变突然加大直至断裂。 2)从母材到热影响区、热机影响区、搅拌区，在热的作用下沉淀相逐渐溶解粗化，晶界无析出带逐渐变宽，这是接头性能下降最主要的原因。同时热机影响区的晶粒在机械作用下弯曲变形，引入大量位错，搅拌区发生连续动态再结晶晶粒细化，使得这两个区域的强度有所回升。全接头试样拉伸断裂发生在前进侧热影响区的主要原因是焊接过程中前进侧搅拌针旋转方向与焊接方向相同，后退侧则相反。这会导致前进侧温度略高于后退侧，沉淀相溶解粗化，晶界无析出带加宽等现象前进侧相比于后退侧会略微严重，从而导致宏观性能的微弱差异。 3)通过透射电子显微镜对7050-T7451铝合金主要粗大第二相进行标定，并且结合断口附近粗大第二相的分布和裂纹萌生扩展情况判定，对断裂影响从大到小顺序依次是：Al23CuFe4、Al2CuMg、Mg2Si、Al7Cu2Fe。对试样断口表面和断口侧面粗大第二相所占的面积比进行统计分析发现，试样断裂时裂纹会优先沿着粗大第二相分布密集的地方扩展，随着基体强度的下降这一趋势会得到加强。同时也可以看到接头中随着温度的升高，粗大第二相也开始粗化长大，搅拌区由于机械搅拌作用，粗大第二相发生破碎，尺寸相对较小。 收起