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传统Al-Zn-Mg-Cu合金广泛应用于交通运输工具的承力构件中，由于其较大的焊接热裂纹倾向，多采用铆接工艺进行连接。7E49铝合金是一种低Cu的新型Al-Zn-Mg-Cu合金，其强度、塑性、耐腐蚀性能均不低于传统Al-Zn-Mg-Cu合金，且2mm厚鱼骨状试样的热裂纹敏感性试验证实其钨极惰性气体保护(tungsten inert gas，TIG)焊和激光焊的热裂纹倾向系数分别为5.6％和3.3％，小于焊接手册给出的不适用于焊接加工的临界值10％。可以认为该合金具有焊接应用的潜力，可用于制造焊接结构以取代传统Al-Zn-Mg-Cu合金的铆接结构。 本文针对2mm厚T6态7E49铝合金板材，首先采用TIG焊进行平板对接焊接，使用正交试验的方法优化焊接工艺参数，得到的优化工艺为:焊接电流125A，类型为交流，钨极直径3.2mm，氩气流量15L·min-1，钨极到工件距离2mm，焊接速度4.5mm·s-1，送丝速度7mm·s-1。该参数下得到的接头经90天自然时效后抗拉强度为436.2MPa，达到母材强度的65％，可达到焊接应用的要求。对接头进行显微硬度测试，发现焊缝和热影响区硬度均低于母材。其中焊缝是整个接头硬度最低的区域，其原因主要是:Al-Mg合金焊丝的填充及焊接烧损造成主合金元素Zn、Mg、Cu含量低于母材，且大量主合金元素在熔池结晶时偏聚于晶界生成T相造成基体过饱和度下降，后续的自然时效驱动力较弱，沉淀强化效果低于母材和热影响区;焊缝横截面单位面积内的晶界长度仅为母材和热影响区的8％，晶界强化效果低于母材和热影响区。热影响区可分为半熔化区、近缝热影响区、远缝热影响区三部分，软化的主要原因是沉淀相变化:其中半熔化区的热循环峰值温度处于固相线和液相线温度之间，硬度值处于焊缝和近缝热影响区之间;近缝热影响区的热循环峰值温度高于η和η相的完全回溶温度，母材中原有的η相完全回溶，形成过饱和固溶体，在后续过程中自然时效析出GPI(Guinier-Preston I)区，GPI区的强化效果低于η相，因此该区域硬度值低于母材但仍保持较高水平;远缝热影响区热循环峰值温度高于η相起始溶解温度，低于η和η相的完全回溶温度，同时存在η相的回溶、粗化、η向η相转变、η相回溶的反应，基体中含有η和η相，相比于母材中的沉淀相，该区域沉淀相尺寸较大，数量较少，沉淀强化效果低于母材。 考虑到激光焊接热源能量密度高于TIG焊，对相同厚度板材进行焊接时热输入量更少，可获得更窄的焊缝和热影响区，可能对接头软化有所改善，因此选用激光焊接方法进行焊接试验。经正交试验优化的焊接工艺参数为:激光功率2.3kW，焊接速度40mm·s-1，离焦量0mm，该参数下得到的接头经90天自然时效后抗拉强度为471.1MPa，达到母材强度的70％，可达到焊接应用的要求。焊缝仍是接头中硬度最低的区域，焊缝晶粒尺寸为6.1μm，远小于TIG焊缝的33.9ηn，但由于更多的合金元素消耗于粗大的T相，其硬度值与TIG焊缝相当。热影响区硬度分布规律及软化机理与TIG焊相同，但近缝和远缝热影响区硬度值均高于TIG焊，主要原因是TIG焊接头近缝热影响区热循环降温速度低于平衡η相析出的临界速度，冷却过程中析出η相，该相与基体不共格，沉淀强化效果低于η相和GPI区，且消耗较多的合金元素，降低后续自然时效析出GPI区的驱动力，对强度不利，而激光焊热循环降温速度高于临界值，焊接冷却过程中不析出平衡η相;另外，由于激光焊热循环具有更快的升降温速度，远缝热影响区在η转变温度以上的停留时间更短，使基体中保留了更多、更细小的沉淀相。 通过对TIG和激光焊接头的微观组织与性能分析，可见接头软化与合金元素的存在形式密切相关，因此可通过焊后固溶处理，使合金元素溶入基体，然后人工时效使基体中析出沉淀相，以改善接头的软化。本文使用2mm厚热轧态母材进行TIG焊接，焊后首先识别焊缝和母材中的第二相，发现焊缝和母材中分别主要含有Mg32(AlZn)49和MgZn2相，通过差示扫描量热(differential scanningcalorimetry，DSC)试验测得焊缝和母材的过烧温度分别为476℃和481℃，基于此选定470℃作为第一级固溶处理的温度，在该温度下，随着固溶时间的延长，第二相不断回溶，带来强化效果，但同时母材中晶粒再结晶度不断升高，晶界长度不断减小，又带来软化效果，超过90min，母材中软化效果超过强化效果，因此选定第一级固溶时间为90min。此时，焊缝和母材中的Mg32(AlZn)49和MgZn2相基本全部回溶。然后升高固溶温度，进行第二级固溶处理，最终得到双级固溶工艺为470℃/90min+500℃/20min。双级固溶处理后采用120℃/24h的参数进行人工时效，接头强度可达621.6MPa，达到T6态母材强度的92％。 最后通过离散化处理T6态母材中沉淀相尺寸分布和焊接热循环曲线，结合Wagner沉淀相生长模型计算热影响区不同位置处沉淀相平均尺寸、体积分数和基体固溶度，基于已知的晶粒尺寸信息和经典的晶界强化模型、固溶强化模型、沉淀强化模型计算热影响区不同位置处的屈服强度，再根据屈服强度与显微硬度的线性关系得到显微硬度分布，与试验得到的显微硬度分布吻合良好。