第35卷第4期 2014年4月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.35 April
No.4 2014
自然时效对7050铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响
董春林，张坤，栾国红，孟强，付瑞东
（1.北京航空制造工程研究所中国搅拌摩擦焊中心，北京100024；2，燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛066004）
摘要：对2.5mm7050-T745铝合金搅拌摩擦焊接头进行自然时效处理，时效时间分别为72h和17520h.对时效处理的接头进行拉伸试验、显微硬度测试和微观组织观察，确定自然时效时间对接头的力学性能、硬度分布、微观组织以及析出物的影响规律。结果表明，自然时效17520h接头的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率较自然时效
60MPa；随着自然时效时间的延长，焊核区和热力影响区的溶质原子富集区（GP区）所占的比例升高、n"和n析出
相增多，它们能够钉扎位错，使位错运动消耗更多的能量，从而提高了接头的强度和塑性、关键词：搅拌摩擦焊；7050铝合金；自然时效；力学性能；析出物
中图分类号：TG453.9 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2014)04001504
文中重点分析探讨了自然时效对7050-T7451 高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响
7050铝合金是Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金，采
用传统的电弧焊（GTAW/GMAW）焊接该合金时，接头内易产生气孔、热裂纹、合金元素烧损和焊缝区软化等问题.搅拌摩擦焊（frictionstirwelding，FSW）是一种固相连接技术，在搅拌工具的作用下，材料发生塑化及迁移，形成固相连接接头，适用于高强铝合金的焊接。对于搅拌摩擦焊的研究，多关注的是其接头微观组织"2」，接头力学性能3]，作为时效强化的 7系铝合金，强化相对接头的力学性能和腐蚀性能有很大的影响[4-6]，而关于时效对7050铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的研究国内外鲜见报道.Jariyaboon和Su等人[7.$]对7050-T651搅拌摩擦焊接头的焊核区、热力影响区、热影响区的组织、位错密度、第二相粒子做了细致的研究.Rhodnov等人[9]对7050-T651和7075-T651搅拌摩擦焊接头进行不同时间时效处理，并对其微观组织和力学性能进行了研究.结果表明，198h自然时效之后焊核区含有大量的GPI区；更长时间的自然时效后（73300 h）,形成更为稳定的GPⅡ区和m相,其中GPⅡ区所占的体积分数较大：GPI区和GPⅡ区的形成是由于焊核区内部空穴的高度集中和溶质过度饱和，以及 GP区的生长导致的：最长时效条件下，热影响区内
部的GPⅡ区和m相体积分数最高收稿日期：2013-11-18
基金项目：数控重大专项资助项目（2011ZX04016-061）
试验方法 1
试验所用材料为2.5mm厚7050-T7451铝合金，成分如表1所示.两块为500mm×150mm的对接试板，其焊接方向均平行轧制方向，旋转频率为 600r/mim，焊接速度为150mm/min，搅拌工具倾斜角为2.5°
表17050-T7451铝合金化学成分（质量分数，%）
Table 1
IS 0.12
Fe 0.15
Chemical compositions of 7050-T7451
Cu
Mg
2.10
2.30
Ma 0.10
6.00
Ti 0.06
Al 余量
焊接完成后的第3天（72h），采用线切割从板坏上获得拉伸试样，测试其力学性能，沿接头厚度中心处利用FM-ARS9000维氏硬度机测量其显微硬度.采用NETSCHSTA449C综合热分析仪对焊核区进行示差扫描量热（DSC）分析，升温速率为20 Kmin，升温范围为20~550℃，
对接头研磨、抛光后，在Axiovert200MAT型金相显微镜及HITACHIS-4800扫描电镜观察接头微观组织，利用JEOF2010透射电镜（TEM）观察第二相粒子的形貌。另一块试板时效时间约两年（17520 h），与时效72h的试板进行相同的力学性能测试和微观组织分析，