7075-T6 铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

赵 佳， 谷松伟， 于海东

随着航空、 航天、 高速列车、 高速舰船等工业制造领域的发展， 铝合金等轻金属材料焊接结构获得了广泛应用[1]， 对铝合金， 尤其是硬铝、超硬铝的焊接质量要求不断提高。 但是， 铝合金熔焊残余应力大， 焊接过程中易产生气孔、 夹渣及焊接变形等缺陷， 熔焊质量难以保证， 返修率高， 生产成本高。 搅拌摩擦焊为固态连接， 在被焊材料处于流塑态下进行焊接， 能够避免焊接过程中空气中的氢、 氧元素在焊缝金属中的溶解[2]，并且焊接热输入小。 因此， 搅拌摩擦焊在焊接铝等轻金属中能够获得质量优良的焊缝。

7075-T6 为时效强化型超硬铝， 是商用最强铝合金之一， 广泛用于航空航天、 轨道交通等领域。由于时效强化型铝合金采用熔焊工艺焊接时接头易出现热裂纹及强度下降等问题[3]； 7075 铝合金作为结构件时， 一般采用铆接形式， 但铆接接头重量大， 增加材料消耗及产品成本。 而搅拌摩擦焊的固相连接特性将有望从根上解决7075 等时效强化型铝合金焊接问题。 本文采用16 mm 厚7075-T6 铝合金板进行平板对接单道搅拌摩擦焊焊接试验， 分析焊接接头微观组织与力学性能。

1 试验材料与方法

1.1 实验材料

搅拌摩擦焊试验用料取自16 mm 厚的7075-T6 铝合金板， 材料在轧制状态下供货。 焊接件尺寸为300 mm×300 mm×16 mm（ 见图1） 。 搅拌头的材质为工具钢， 轴肩表面为带凹槽及隔热槽结构，搅拌针表面开有螺纹槽（ 见图2） 。 最终采用的焊接工艺参数为： 转速400～500 r/min， 焊接速度100～140 mm/min， 搅拌头倾角2.5°， 搅拌头下压量0.2 mm。……