固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响

doi:10.3901/JME.2015.22.035

机械工程学报 ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (22): 35-41.doi: 10.3901/JME.2015.22.035

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固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响

韩培培¹, 杨超², 王继杰², 杜宝瑞¹, 刘晓寒¹, 薛鹏³, 马宗义³, 倪丁瑞³

1. 中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳 110850；
2. 沈阳航空航天大学材料科学与工程学院沈阳 110036；
3. 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳 110016

收稿日期:2015-03-25 修回日期:2015-06-24 出版日期:2015-11-15 发布日期:2015-11-15
通讯作者: 倪丁瑞，男，1976年出生，博士，副研究员。主要研究方向为搅拌摩擦焊接与加工。 E-mail：drni@imr.ac.cn
作者简介:作者简介：韩培培，女，1983年出生，工程师。主要研究方向为搅拌摩擦焊和热处理技术。 E-mail：hanpp1983@126.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51331008)

Effects of Solution Heat Treatment on Friction Stir Welding Joints of 7B04-O Aluminum Alloy

HAN Peipei¹, YANG Chao², WANG Jijie², DU Baorui¹, LIU Xiaohan¹, XUE Peng³, MA Zongyi³, NI Dingrui³

1. AVIC Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang 110850;
2. College of Material Science and Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110036;
3. Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016

Received:2015-03-25 Revised:2015-06-24 Online:2015-11-15 Published:2015-11-15

摘要/Abstract

摘要： 对航空用3 mm厚的带有包铝层的7B04-O铝合金板材进行搅拌摩擦焊接(Friction stir welding，FSW)，研究固溶处理对搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明，当转速为800 r/min、焊接速度为200 mm/min、焊接工具轴肩直径为12 mm时，可得到表面美观、致密无缺陷的搅拌摩擦焊接接头。焊核区发生动态再结晶，形成细小的等轴晶。经固溶处理后，焊核的上部及底部晶粒都发生了异常长大，而中部区域晶粒仍然为细小的等轴晶组织。焊态接头的拉伸试样断裂在母材位置，抗拉强度达到199 MPa，与退火态母材抗拉强度相当，断后伸长率达到12%。在新淬火状态下，接头的抗拉强度为310 MPa，为相同热处理母材的91.4%，断后伸长率为11.2%，试样断裂在焊核区，呈不完全的韧性断裂。

关键词: 7B04铝合金, 搅拌摩擦焊, 力学性能, 热处理, 微观组织

Abstract: The aero Al-coating 7B04-O aluminum alloy plates with the thickness of 3 mm are subjected to friction stir welding (FSW), the effect of solution heat treatment on the microstructure and tensile property of the FSW joints are investigated. The results show that, with the rotation rate of 800 r/min, the welding speed of 200 mm/min and the shoulder diameter of 12 mm, sound FSW joints with no defect are obtained. Dynamic recrystallization take place in the nugget zones(NZs) with fine and equiaxed grains generated. After the heat treatment, the abnormal growth of grain is found in both the upper and the bottom parts of the NZs, whereas the fine equiaxed grains in the center part is retained. During the tensile test, the fraction position occurs in the base metal of the welded joint. The ultimate tensile strength of the welded joint is 198 MPa, which is equal to that of the base metal. the breaking elongation is about 13.2%. After the solution heat treatment, the tensile strength and breaking elongation of the FSW joint are about 310 MPa and 11.2% respectively, and the joint fails in the NZ during the tensile test, which shows incomplete ductile fracture.

Key words: 7B04 aluminum alloy, friction stir welding, heat treatment, mechanical property, microstructure

韩培培, 杨超, 王继杰, 杜宝瑞, 刘晓寒, 薛鹏, 马宗义, 倪丁瑞. 固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响[J]. 机械工程学报, 2015, 51(22): 35-41.

HAN Peipei, YANG Chao, WANG Jijie, DU Baorui, LIU Xiaohan, XUE Peng, MA Zongyi, NI Dingrui. Effects of Solution Heat Treatment on Friction Stir Welding Joints of 7B04-O Aluminum Alloy[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(22): 35-41.

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参考文献

[1] 刘晓涛，崔建忠. Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究进展[J]. 材料导报，2005，19(3)：47-50. LIU Xiaotao，CUI Jianzhong. Progress in research on ultra high strength Al-Zn-Mg-Cu alloy[J]. Mater. Rev.，2005，19(3)：47-50.
[2] 赵军军，张平，王卫欣，等. 7A52铝合金搅拌摩擦焊的焊缝成形[J]. 焊接学报，2005，26(5)：61-64.ZHAO Junjun，ZHANG Ping，WANG Weixin，et al. Friction stir weld formation of 7A52 aluminum alloy[J]. Transactions of Welding，2005，26(5)：61-64.
[3] 董继红，董春林，谭锦红，等. 7A60铝合金搅拌摩擦焊工艺及性能分析[J]. 航空制造技术，2012(21)：73-78.DONG Jihong，DONG Chunlin，TAN Jinhong，et al. Research on welding process and mechanical properties of 7A60 aluminum alloy by friction stir welding[J]. Aviation Manufacturing Technology，2012(21)：73-78.
[4] 张田仓，郭德伦. 铝合金搅拌摩擦焊技术研究[J]. 机械工程学报，2002，38(2)：127-130.ZHANG Tiancang，GUO Delun. Aluminum alloy friction stir welding technology[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2002，38(2)：127-130.
[5] 栾国红. 搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势[J]. 航空制造技术，2007(增刊)：147-153.LUAN Guohong. Application status and development trend of friction stir welding[J]. Aviation Manufacturing Technology(Suppl.)：147-153.
[6] NANDAN R，DEBROY T，BHADESHIA H K D H. Recent advances in friction stir welding process，weldment structure and properties[J]. Progress in Materials Science，2008(53)：980-1023.
[7] MISHRA R S，MA Z Y. Friction stir welding and processing[J]. Mater. Sci. Eng.，2005，50(12)：178-185.
[8] ERICSSON M，SANDSTROM R．Influence of welding speed on the fatigue of friction stir welds，and comparison with MIG and TIG[J]. International Journal of Fatigue 2003，25(12)：1379-1387.
[9] 张津，李峰，郑林，等. 2024-T351 铝合金搅拌摩擦焊焊件内部残余应力测试[J]. 机械工程学报，2013，49(2)：28-34.ZHANG Jin，LI Feng，ZHENG Lin，et al. Internal residual stresses in the friction stir weldment of 2024-T351 Al alloy determined by short wavelength X-ray diffraction[J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(2)：28-34.
[10] 张利国，姬书得，邹爱丽，等. 焊接工艺参数对5383 铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性的影响[J]. 机械工程学报，2011，47(2)：80-84.ZHANG Liguo，JI Shude，ZOU Aili，et al. Effect of welding parameters on corrosion resistance of 5383 Al alloy friction stir welding joint[J]. Journal of Mechanical Engineering，2011，47(2)：80-84.
[11] ELANGOVAN K，BALASUBRAMANIAN V. Influences of post weld heat treatment on tensile properties of friction stir welded AA6061 aluminum alloy joints[J]. Materials Characterization，2008，59(9)：1168-1177.
[12] KRISHNAN K N. The effect of post weld heat treatment on the properties of 6061 friction stir welded joints[J]. Journal of Materials Science，2002，37(3)：473-480.
[13] 王希靖，孙桂苹，张杰，等. 焊后热处理对高强铝合金搅拌摩擦焊接头的影响[J]. 中国有色金属学报，2009，19(3)：484-489. WANG Xijing，SUN Guiping，ZHANG Jie，et al. Effects of heat treatment after welding on friction stir welding joints of high strength aluminum alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2009，19(3)：484-489.
[14] 任淑荣，马宗义，陈礼清，等. 焊后热处理工艺和背部二次焊接对搅拌摩擦焊接7075-T651铝合金性能的影响[J]. 金属学报，2007，43(3)：225-230. REN Shurong，MA Zongyi，CHEN Liqing，et al. Effects of post-weld heat-treatment and second-welding on tensile properties of friction stir welding 7075-T651 aluminum alloy[J]. Acta Metallurgica Sinica，2007，43(3)：225-230.
[15] 佟建华，李光，董春林，等. 热处理对6061-T6 FSW接头力学性能的影响[J]. 航空制造技术，2009(19)：66-68.TONG Jianhua，LI Guang，DONG Chunlin，et al. Influence of heat treatment on tensile properties of friction stir welded 6061-T6 joint[J]. Aviation Manufacturing Technology，2009(19)：66-68.
[16] LEE W B，JANG H S. Effect of PWHT on behaviors of precipitates and hardness distribution of 6061 Al alloy joints by friction stir welding method[J]. Materials Science Forum，2004，449-452：601-604.
[17] ZHANG Z，XIAO B L，MA Z Y，et al. Effect of Alclad layer on material flow and defect formation in friction-stir-welded 2024 aluminum alloy[J]. Metallurgical and Materials Transactions，2011，42A：1717-1726.
[18] 陈迎春，刘会杰，冯吉才. 2219-O铝合金的搅拌摩擦焊接[J]. 焊接学报，2006，27(1)：65-68.CHEN Yingchun，LIU Huijie，FENG Jicai. Friction stir welding of the 2219-O aluminum alloy[J]. Transactions of Welding，2006，27(1)：65-68.
[19] 高宏志，周贤宾. 新淬火状态铝合金板的成形极限[J]. 北京航空航天大学学报，2006，32(9)：1083-1086.GAO Hongzhi，ZHOU Xianbin. Forming limits of as-quenched aluminum alloy sheet[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics，2006，32(9)：1083-1086.
[20] 蹇海根，姜锋，黄宏锋，等. 固溶-时效处理对7B04合金组织和性能的影响[J]. 兵器材料科学与工程，2009，32(4)：53-58.JIAN Haigen，JIANG Feng，HUANG Hongfeng，et al. Effect of solution and single-ageing treatment on properties of 7B04 aluminum alloy[J]. Ordnance Material Science and Engineering，2009，32(4)：53-58.

固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响

Effects of Solution Heat Treatment on Friction Stir Welding Joints of 7B04-O Aluminum Alloy

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[1]	夏子文, 单晨伟, 张猛猛, 刘文港, 崔敏超, 罗明. 超声椭圆振动铣削GH4169切削特性及亚表层力学性能研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(7): 439-451.
[2]	石楠楠, 高海涛, 唐乐千, KONG Charlie, 喻海良. 深冷轧制与深冷处理7075铝合金带材疲劳裂纹扩展性能研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(6): 47-64.
[3]	刘家旭, 汪大成, 师明杰, 陈帅峰, 张士宏, 程明. 航空叶片板式楔横轧-模锻复合成形中的组织演变研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(6): 87-99.
[4]	周强, 陆红红, 郭登刚, 陈鹏万, 王宝雨. 爆炸焊接+轧制制备TA2/TC4钛合金复合材料界面微结构及力学行为研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(6): 100-110.
[5]	李群, 曹博, 姜延, 陈李杰, 胡建良, 陈雷. 2219铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸断裂机理分析[J]. 机械工程学报, 2026, 62(4): 148-156.
[6]	韩新宇, 刘峻嵩, 石岩. 激光粉末床熔融B₄Cp/Al复合材料的性能研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(4): 224-232.
[7]	黎凯, 蒋笑, 方学伟, 陈瑞凯, 王航, 李昌泽, 黄科, 卢秉恒. 激光冲击对电弧熔丝直接能量沉积Al-Zn-Mg薄壁构件的性能影响研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(3): 137-145.
[8]	王迪, 卫洋, 郑品铸, 田印仟, 杨永强, 周恒, 黎燕文, 张世钦, 韩昌骏. 层间停留时间对激光增材成形GH3536合金温度场与沉积质量的影响研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(3): 146-159.
[9]	占小红, 高转妮, 张凯昱, 王建峰, 李响, 徐方达. 205C/7075铝合金激光同轴熔丝增材制造组织与气孔耦合演化机理[J]. 机械工程学报, 2026, 62(3): 160-175.
[10]	胡绪照, 张电宝, 徐震霖, 陈翔霖, 方芳, 夏爱林. 退火对激光粉末床熔融AlCoCrCuFeNi高熵合金磁性能和力学性能的影响研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(3): 235-247.
[11]	刘腾飞, 杨腾锐, 田小永, 吴玲玲, 李涤尘. 面向空间极端环境的聚醚醚酮及其复合材料真空3D打印工艺机理与性能[J]. 机械工程学报, 2026, 62(3): 271-281.
[12]	武越, 章海明, 刘畅, 白晋龙, 张婷婷, 王涛, 黄庆学. 道次间回炉对热轧钛/钢复合板组织和结合性能的影响[J]. 机械工程学报, 2026, 62(2): 146-156.
[13]	陈尧, 刘肖, 张祯迪, 张尚林, 郭楠, 吴军. TIG焊接参数对Ti-4Al-2V钛合金焊接组织及性能的影响[J]. 机械工程学报, 2026, 62(2): 207-217.
[14]	罗智超, 唐倩, 宋军, 张远航, 陈俊杰, 马帅, 冯琪翔. 四方对称TPMS晶格结构的设计及各向异性分析[J]. 机械工程学报, 2026, 62(1): 347-360.
[15]	钦兰云, 袁溪涟, 赵朔, 杨光, 王向明. 电弧模式对Ti/Al异质合金直接增材制造界面组织与力学行为影响研究[J]. 机械工程学报, 2025, 61(9): 199-210.