论文部分内容阅读
7075铝合金作为高强度的时效强化铝合金,具有密度低、比强度高、综合力学性能良好等特点被广泛的应用于航空航天、汽车、船舶等领域。搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术,在铝合金的焊接方面表现出了巨大的优势。7075铝合金虽然具有较好的力学性能,但耐蚀性较差,FSW接头的组织复杂,腐蚀行为也更加复杂。本文以7075-T651铝合金为研究对象,通过光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射技术、能谱分析技术,慢应变速率拉伸试验、显微硬度、晶间腐蚀、电化学腐蚀和表面粗糙度测试等分析测试技术,研究了 7075铝合金母材热处理工艺、7075铝合金最佳的搅拌摩擦焊工艺以及FSW接头的焊后热处理工艺。对7075铝合金进行双级固溶处理,发现第一级温度的选择对固溶效果影响较大,随着一级固溶温度的增加,晶粒尺寸逐渐增加,在进行T6(120°C+24h)时效后,显微硬度呈现出先增加后减少的变化,最佳的双级固溶处理制度为:450 ℃4h+470 ℃2h。对7075铝合金母材进行最佳双级固溶处理后研究RRA回归再时效制度,主要研究了回归阶段各参数对合金性能的影响。当回归温度和回归时间增加时,材料的显微硬度有所降低,但耐蚀性显著升高。同时,RRA态合金比T6态合金抗应力腐蚀性能更好。最佳的RRA回归再时效制度为:120℃24h+190℃0.5h+ 120℃24h。研究了不同搅拌摩擦焊焊接工艺参数对FSW接头性能的影响。发现FSW接头的力学性能与焊接热输入密切相关。随着热输入的增加,接头的强度降低。接头的显微硬度呈现出典型的“W”型分布,并且后退侧的热机影响区为接头的最薄弱部位。在能保证不出现焊接缺陷的最低热输入时,接头的抗拉强度最高,但抗应力腐蚀性能也较差,提高热输入能改善接头的应力腐蚀性能。力学性目能最佳的搅拌摩擦焊焊接工艺参数为400rpm-120mm/min。对最佳力学性能工艺参数下的各个区域耐蚀性进行分析,结果表明,FSW接头在3.5wt%NaCl浸泡中焊核区发生了点蚀和晶间腐蚀,热影响区仅发生了点蚀。随着转速的增加接头腐蚀电流密度增加。与焊核区相比,接头表面SAZ区域的耐蚀性更差。接头焊后固溶处理试验表明,接头组织复杂,焊接过程中受到了热-力交互作用,因此接头的热处理制度与母材不同,主要表现在固溶阶段。接头固溶温度选择不宜过高,固溶时间不宜过长,单级固溶效果优于双级固溶,双级固溶处理容易使接头中存在的氧化物受热膨胀,从而影响接头塑性。“S”线的存在对接头热处理产生明显的影响。“S”线对未热处理的接头力学性能影响不大,但在热处理时,对接头固溶阶段产生明显的影响,固溶温度越高、固溶时间越长对接头力学性能破坏就越严重,选择合适的固溶处理制度能有效降低“S”线对热处理后接头性能的影响。接头在热处理后抗拉强度大幅度上升,延伸率略有下降。双级固溶+RRA时效和单级固溶+RRA时效均改善了接头显微硬度分布不均匀的倾向,焊后未进行固溶处理仅进行RRA时效后,接头均匀性不仅没有改善,还略有严重。接头在单级固溶+RRA时效处理后,耐蚀性明显改善,腐蚀电流密度降低、自腐蚀电位升高;单级固溶+RRA时效处理的接头腐蚀后表面粗糙度降低。最佳的焊后热处理制度为450℃1h单级固溶处理+120℃24h+190℃0.5h+ 120℃24h回归再时效处理。