第38卷第2期 2017年2月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION
Vol.38
No.2
February2017
转速对7055铝合金搅拌摩擦焊接头断裂特征的影响
金玉花'，霍仁杰"2，李常锋'，王希靖'
（1．兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州
H730050
2.辽宁轨道交通职业学院机械工程系，沈阳110023）
摘要：采用搅拌摩擦焊对5mm厚7055铝合金进行对接试验，通过拉伸试验研究不同转速接头断裂位置及其横截面的显微组织，断口形貌特征.结果表明，随若转速的提高，薄弱区发生了转移：当转速为700~800r/min时，接头在热影响区发生45°剪切断裂；当转速提高至900~1100r/min时，接头在焊核区发生“S"形断裂；进一步提高转速至1200~1400r/min时，接头沿若前进侧热力影响区或前进侧热力影响区与焊核区边界发生断裂.断口形貌分析表明，热影响区断口呈现大而深的韧窝，焊核区断口呈现小而浅的韧窝，均属韧性断裂；热力影响区边界断口呈韧-脆混合断裂特征
关键词：7055铝合金；搅拌摩擦焊；断裂位置；断口形貌
中图分类号：TG453.9 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2017)02001004
7055铝合金的组织及性能，认为当转速为800r/min，焊接速度为100r/min时，接头断裂在热影响区以
7055铝合金是Al-Zn-Mg-Cu系时效强化铝合金，得益于较高的Zn，Cu元素含量以及较低的Fe，Si 等元素杂质，具备高强度的同时，又匹配有良好的断裂韧性、抗疲劳裂纹护展能力和抗应力腐蚀裂纹扩展能力，广泛应用于航空航天工业、交通运输",2等领域.焊接是形成结构件的重要手段，但由于7055 合金中ZnCu元素含量较高，对热裂纹敏感性强，使得熔焊连接不可避免地产生热裂纹3,4」，成为合金高质量焊接的瓶颈
搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，能够得到高性能、无缺陷、变形小的焊接接头，广泛应用于铝，镁，钛等合金的焊接5]，国内外学者对7055铝合金搅拌摩擦焊进行了大量的研究：严铿等人"从工艺的角度对7055铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能进行了研究，认为当转速为1000r/min，焊接速度为 100mm/min时，最佳力学性能达到455MPa，接头的博弱区位手前进侧热力影响区与热影响区的边界： Dixit等人7借助数学模型来预测7055铝合金搅拌禁擦焊的微观结构、力学性能，提出热影响区和焊核区都可能成为接头薄弱区．许俊华等人1"研究了
收稿日期：2015-02-05
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51265030）：甘肃省高等学
校基本科研业务费资助项目（01-0071）；兰州市科技局资助项具（01-0065）；兰州理工大学博士基金资助项目(有方数据
上研究表明，焊接工艺参数对接头的断裂部位有定影响，然而对接头断裂部位、显微组织、力学性能断口形貌之间的关联及其随工艺参数变化规律的研究却很少报道，
文中通过研究同一焊接速度，不同转速条件下焊接接头拉伸断口的横截面宏观形貌、断裂位置的显微组织和断口微观形貌，分析7055铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂特征
试验方法
试验材料选取尺寸规格200mm×160mm× 5mm的7055铝合金轧制板材.化学成分如表1所示.采用圆柱形搅拌头，轴肩直径为Φ18mm，搅拌针直径为5mm，长度为4.9mm.在FSW-3LM-015 大型龙门式搅拌摩擦焊机上进行对接焊试验。下压量为0.19mm，倾斜角为2.5°.焊接工艺参数：焊接速度恒定为80mm/min，转速的变化范围为700~ 1400r/min，得到成形良好的对接接头．焊后使用 AG-OTA型电子万能拉伸机进行室温拉伸试验，测
表17055铝合金的化学成分（质量分数，%）
Chemical compositions of7055aluminum
Table1
Zn
Mg
Cu
s
TiMnAl
Cr
7.6 -8.4 1.8 -2.3 2.0 -2.6 0.15 0.1 0.04 0.06 0.05 余量