机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (14): 150-159.doi: 10.3901/JME.260290
牛鹏亮1, 陈浩翔1, 张兵宪2, 黄春平3, 余辉1, 刘丰刚1, 刘奋成1
NIU Pengliang1, CHEN Haoxiang1, ZHANG Bingxian2, HUANG Chunping3, YU Hui1, LIU Fenggang1, LIU Fencheng1
摘要: 采用搅拌摩擦焊对2.8 mm厚7050-T7451高强铝合金的挤压型材和机加板材进行了对接焊,研究旋转速度对焊缝成形的影响,对比优化工艺参数下垂直(LT)与平行焊缝(L)方向接头的疲劳强度和疲劳寿命S-N曲线。结果表明,当旋转速度为200 r/min时,搅拌区(Stir zone,SZ)存在隧道型缺陷;旋转速度为600 r/min和1 000 r/min时,可获得内部无缺陷的接头。SZ上部主要由后退侧(Retreating side,RS)的母材(Base material,BM)组成,中下部则由两种材料交替层叠,形成洋葱环结构。不同旋转速度下,接头横截面硬度呈现“W”型分布,硬度最低区域为机加侧的热影响区(Heat affected zone,HAZ),且机加侧HAZ的宽度大于挤压型材的HAZ宽度。在疲劳性能方面,LT方向接头的疲劳强度为228.3 MPa,大于L方向接头的213 MPa。疲劳断口特征上,随应力水平的升高,裂纹扩展区的面积减小,瞬时断裂区的面积增加,疲劳寿命减小。LT方向断口更为粗糙,断裂位于机加侧的HAZ,断口韧窝较大,部分呈拉长状,存在部分大尺寸的第二相颗粒;L方向疲劳断口较为光滑,存在大量细小的韧窝,且韧窝中存在细小的第二相颗粒。
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