7N01-T5铝合金搅拌摩擦焊接头微区软化行为及控制

可时效强化型铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区(NZ)及热影响区(HAZ)由于受到焊接热循环作用,析出相粒子组态特征发生转变,成为接头的薄弱区。本试验采用不同焊接参数对10 mm厚7N01-T5铝合金进行双面搅拌摩擦焊接,分析了接头微区软化形成机制,并探究了焊接热输入、焊后自然时效以及焊接过程中施加局部冷却对接头微区软化行为的影响。结果表明:不同焊接速度条件下,接头显微硬度分布均为"W"型,NZ及HAZ的硬度值低于母材的,出现微区软化现象,高热输入条件下,接头微区软化现象更为明显。NZ软化的形成是由于在热-机械作用下母材中η′析出强化相粒子发生溶解所致。NZ可以通过焊后自然时效,GP区的再次脱溶析出提高硬度。自然时效30 d后,NZ的显微硬度可恢复至母材的硬度值。HAZ软化的形成是由于该区域在焊接热循环作用下析出了粗大的η相,导致该区域的时效强化能力减弱,自然时效后该区域仍是接头性能最薄弱区。在焊接过程中对HAZ施加局部冷却,能有效改善HAZ微区软化。施加局部冷却后,接头焊态显微硬度最低值(76.4 HV)比空冷焊接条件下接头显微硬度最低值(67.7 HV)提高了8.7 HV;自然时效30 d后,施加局部冷却的接头平均屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为231 N/mm^(2)、336 N/mm^(2)和9.25%,屈服强度和抗拉强度分别提高了4.2%和8.6%。