Al-Zn-Mg-Cu-Zr-(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

摘要

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段,表征了Al-Zn-Mg-Cu-Zr-(Sc)合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的显微组织和性能,探究了Sc元素对改善超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金焊接性能的作用机制.结果表明:Al-Zn-Mg-Cu-Zr-(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征,焊核区为动态再结晶组织,由细小均匀的等轴晶组成,包含较高密度的位错线,大部分时效析出相回溶;热力影响区晶粒被拉长,位错密度更高,残留的时效析出相显著粗化;热影响区保留与母材相同的晶粒形态,大部分时效析出的η’相发生长大,少部分粗化成η相.添加质量分数0.17%的Sc,可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa,屈服强度提升23 MPa,断后伸长率改善2.3%,焊接系数达到74.1%.Al3(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动,细化晶粒的同时保留大量的亚结构,且自身可发挥Orowan弥散强化作用.因此,可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能.