航空铝合金lc4t4和7075t6搅拌摩擦焊接头疲劳性能研究

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1、摘要搅拌摩擦焊(FSW)是一项相对较新的固相连接方法，被誉为“继激光焊后最具革命性的连接技术”，在铝及铝合金等轻质合金连接方面具有明显的优势。目前，国外对FSW接头疲劳性能进行了少量研究，国内才刚刚开始，对FSW焊接超硬铝接头的疲劳性能研究尚属空白。本文主要对航空铝合金Lc,4．T4和7075．T6FSW对接接头的疲劳性能进行了研究，实验测定疲劳拉伸S-N曲线，按照国际焊接学会(IIW)焊接接头疲劳评定规范，计算出FSW接头的疲劳特征值。同时利用金相组织观察和显微硬度测试对接头焊缝各区域的组织和缺陷进行分析讨论。

2、实验结果表明，Le4．T4和7075．T6铝合金FSW焊缝成形良好，焊后板材几乎无变形；焊缝表面呈现半圆环曲线带，焊缝中心有“洋葱环’’组织出现；FSW接头存在两个明显的外部特征：飞边和凸台。根据FSW过程中接头材料的流动性差异把接头区域分为焊核区、机械热影响区、热影响区和母材区；FSW接头的显微硬度分布近似成w型，硬度的最低点出现在热机影响区；在Lc4．T4铝合金FSW接头焊缝中存在少量氧化物夹杂和几乎贯穿焊缝的弱连接缺陷，在7075一T6中存在少量尺寸较小的弱连接缺陷。表面氧化物破碎不完全形成的弱连接缺陷几乎

3、存在于所有的铝合金FSW接头焊缝中，可看作是铝合金FSW接头焊缝的固有缺陷。疲劳拉伸试验数据统计分析结果表明，在2×106次疲劳循环次数时，Lc4．T4铝合金FSW接头在95％存活率下疲劳强度特征值为79．85MPa，7075．T6为78．71MPa；7075．T6铝合金FSW接头的疲劳性能好于Lc4．T4：根据IIW疲劳评定规范，在2×106次疲劳循环次数时，Le4．T4和7075一T6铝合金FSW接头疲劳强度明显高于IIW疲劳设计标准FAT28和FAT50。Lc4．T4和7075-T6铝合金FSW接头疲劳S．

4、N数据全部高于疲劳设计标准FAT28，在长寿命区(循环次数N>105)，其疲劳S-N数据还高于疲劳设计标准FAT50。说明铝合金熔焊疲劳设计标准对FSW接头有些保守，需要制定符合实际的FSW疲劳设计标准。关键词：搅拌摩擦焊；铝合金；疲劳性能；疲劳强度特征值；显微组织；焊接缺陷AbstractFrictionstirwelding(FSW)isarelativelynewsolidstatejoiningprocess．Itissaidtobe‘'themostrevolutionaryjoiningmethods

5、inceLaserWelding”，andhaveobviousadvantagesinweldinglightalloyslikealuminumandSOon．AtpresentoverseasresearchershavetakesomeresearchesonfatigueperformanceofaluminumFSWjoints，Butitisjustbeginninginhomeandblankinweldingsuer-duralumin．Inthispaper,thefatigueperform

6、anceoffrictionstirweldedaerospacealuminum，Lc4·T4and7075一T6，hasbeeninvestigated．MainlytasksincludemeasuringfatigueS-Ncurses，calculatingfatiguecharacteristicvaluebyIIWfatiguedesignstandard．Inaddition，usingmetallurgicalstructureandmicrohardnessanalysestructuresa

7、nddefectsofdifferentzonesinFSWjoints．FSWmadeasoundjointwithoutanydistortionandthemicrostructureoftheweldedjointWasdividedintofourzones：weldnuggetzone，thermo-mechanicallyaffectedzone(TMAZ)，heat·affectedzone(HAZ)andbasematerialbydifferentfluidofalloymaterials．T

8、hereareapparentlyflashandbossintheedges，semi—ringcurvegirdlesinthesurfaceand“onionring”intheweldcenter．TheshapeofmicrohardnessdistributionisapproximatelyW，andtheminimumhardnessemerginginT