论文部分内容阅读
7×××系铝合金是可热处理强化合金,现广泛应用于航空航天、船舶和汽车结构件,但传统的商业焊丝焊接的焊接接头较难同时保证高强度和优良抗腐蚀性能,且T6等热处理工艺在工程应用上较难实现。组分是控制材料组织和结构的一个重要因素,稀土元素钪是细化铝合金铸造组织最有效的元素,在添加微量钪的同时复合添加微量锆,不仅能够降低钪的有效添加量,节约成本,还能够进一步提高铝合金的其它性能。在铝合金焊丝中添加微量的其它元素,旨在改善焊接接头组织,提高焊接接头力学性能和抗腐蚀性,为具有高综合性的铝合金焊接性能改善而提供新的实验基础和理论指导。本文采用了添加微量Sc、Zr、Er等元素的铝合金轧制获得的焊丝进行TIG焊焊接7075-T651铝合金薄板,采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）材料测试分析技术,利用金相显微镜、万能电子拉伸机和维氏硬度计等材料性能测试仪器,系统地研究了添加不同微量元素和不同时效制度对7075-T651铝合金焊接接头的组织与性能的影响。研究结果表明:（1）添加不同含量Zn元素的Al-Mg焊丝焊接的焊接接头中晶粒主要为等轴晶,相对Al-Mg焊丝焊接接头的晶粒尺寸得到一定程度的细化,其中1.0wt.%Zn的添加量获得效果最佳,但并未有较大幅度提升。（2）添加Sc、Zr和Er元素后,在焊态下焊接接头的力学性能得到一定程度的提高,其中以0.3wt.%Sc+0.15wt.%Zr的添加量获得效果最佳,极限抗拉强度达到334MPa,焊接系数达到0.60。（3）经自然时效150天,焊接接头的力学性能有了很大幅度的提高,焊丝中添加0.3 wt.%Sc+0.15wt.%Zr获得的焊接接头极限抗拉强度达到409MPa,焊接系数达到0.74,优于传统商业焊丝。（4）经焊后热处理（470℃×1h+水淬+120℃×12h+空冷）后,焊接接头的力学性能进一步提高,焊丝中添加0.3 wt.%Sc+0.15wt.%Zr获得的焊接接头极限抗拉强度达到520MPa,焊接系数达到0.94。大量元素过渡到焊缝区,MgZn2相和二次Al3（Sc,Zr）粒子的析出使得焊缝区力学性能显著提升,焊接接头拉伸试样断裂位置由焊缝区转移到熔合线附近区域。