随着环境和能源问题的日益严峻,交通运输工具的轻量化逐渐成为主流。7075铝合金是一种高强度的铝合金,抗拉强度能达到570MPa,同时具有密度小、耐腐蚀、无低温脆性、塑性好、易于机械加工成形等特点,能够在保证结构强度的同时极大地减轻结构重量。激光填丝焊接作为一种先进的焊接方法,具有热源能量密度大、焊接速度快、接头焊接质量好、能有效减小焊接冶金缺陷等优点。将7075高强铝合金与激光结合在一起,能够得到优良的焊接接头,从而实现结构件的轻量化连接。本文对7075铝合金进行了激光填丝焊接,观察了焊接接头的宏观形貌、显微组织和物相结构,测定了接头的显微硬度、拉伸性能和疲劳性能,分析了不同焊接速度对接头组织、显微硬度和拉伸性能的影响,进一步地研究了接头和母材的棘轮效应以及循环硬化软化特性,最后对接头和母材的疲劳断口和疲劳试样表面损伤进行了分析。当激光功率P=4.5kW、送丝速度V_丝=5m/min、离焦量f=+1mm、焊接速度V_焊=4m/min时,可得到成形良好的焊接接头。7075铝合金焊接接头由焊缝区、热影响区、母材区组成。焊缝中心区为等轴晶组织,焊缝边缘组织为联生生长的柱状枝晶。母材区为轧制态组织,热影响区组织与母材组织差异不大,仅晶粒发生了一定程度的长大。母材的相组成主要为α-Al固溶体和S-Al₂CuMg、η-MgZn₂强化相。焊缝无强化相析出,主要为α-Al固溶体。焊缝区硬度值最低,为95HV¹20HV;热影响区显微硬度高于焊缝区,且在远离焊缝区方向上,热影响区硬度值逐渐增大,至母材区恢复稳定值。随着焊接速度的增加,焊缝区和热影响区的硬度值均有着增大的趋势。不同的焊接速度下,焊接接头拉伸试样均断在焊缝,抗拉强度为345MPa³77MPa,为母材的60.4%⁶6.1%;在焊缝区域均出现了颈缩现象,断面主要为等轴状韧窝,为韧性断裂。母材拉伸试样,无明显颈缩现象,断面由少量细小的韧窝和大片的解理平面组成,为韧-脆混合断裂。接头的强度、塑性均低于母材,这主要与焊缝区过低的强度有关。在设定N_f=10⁵cycle条件下,7075铝合金母材和焊接接头的的条件疲劳强度σ_N分别为260.59MPa、176.36MPa。7075铝合金接头和母材疲劳试样,在低应力水平下均易出现循环软化现象,在高应力水平下均易出现循环硬化现象。7075高强铝合金母材和接头的棘轮应变可分为三个区间:初始瞬变阶段、相对稳定阶段和失效阶段。其中,相对稳定阶段在整个循环疲劳过程中的占比最大,决定了疲劳寿命大小。对于7075铝合金激光焊接接头疲劳试样,随着应力水平的增加,相对稳定阶段的棘轮效应愈趋明显,疲劳寿命也相应地降低。与7075铝合金接头疲劳试样类似,在相对稳定阶段,母材的棘轮效应在高应力水平下更加明显。母材和接头疲劳宏观断口均由疲劳裂纹源区（疲劳源）、疲劳裂纹扩展区（扩展区）、瞬断区构成。接头疲劳断口疲劳源主要为近试样表面的疏松和夹杂粒子等,疲劳裂纹扩展区出现了二次裂纹,瞬断区与静拉伸断口类似,为典型的等轴状韧窝。母材疲劳断口疲劳源主要为近试样表面夹杂和微小缺口等,疲劳裂纹扩展区出现了解理台阶、二次裂纹和疲劳条带,扩展区内的第二相粒子对裂纹的扩展起到了阻碍作用。循环疲劳加载过程中,接头的疲劳损伤主要集中在焊缝区,焊缝受到切应力作用产生循环滑移,在滑移的过程中晶界易于萌生大量微裂纹,继续加载将会使得微裂纹连接起来从而实现裂纹扩展。母材疲劳试样表面裂纹形貌均较为曲折,扩展过程中第二相粒子会改变裂纹扩展方向。在裂纹扩展过程中,裂纹前端遇到细小的第二相粒子,裂纹倾向于绕过第二相粒子向前扩展;裂纹前端遇到大的长条形的第二相粒子,裂纹倾向于绕过第二相粒子向一侧或穿过第二相粒子扩展。疲劳循环过程中,在裂纹尖端的塑性区内会产生二次裂纹,主疲劳裂纹易于向这些二次裂纹扩展。