【摘要】：采用光纖激光器對4mm厚的7075鋁合金進(jìn)行激光填絲焊接,對焊接接頭的顯微組織、相結(jié)構(gòu)、斷口形貌、力學(xué)性能進(jìn)行觀察和分析。結(jié)果表明:焊縫(FZ)邊緣組織為柱狀枝晶組織,焊縫中心為等軸晶組織;熱影響區(qū)(HAZ)保留了母材(BM)的軋制長條狀形態(tài),但晶粒有所長大。母材的相組成主要為α-Al固溶體、S-Al_2CuMg強(qiáng)化相和η-MgZn_2強(qiáng)化相,焊縫無強(qiáng)化相析出。焊縫區(qū)硬度值為各區(qū)中最低,熱影響區(qū)顯微硬度呈階梯式增長。焊接速度為2~4m/min的接頭拉伸試樣均在焊縫處斷裂,抗拉強(qiáng)度最大為母材的67.5%。接頭拉伸試樣均出現(xiàn)了頸縮現(xiàn)象,斷口由大量的等軸狀韌窩構(gòu)成,為韌性斷裂。
【圖文】：

—５．５≤０．１０≤０．２５０．０５—０．２ＡｌｌｏｙＦｅＭｎＴｉＡｌ７０７５０．５００．３００．２２Ｂａｌ．ＥＲ５３５６≤０．４００．０５—０．２０．０６—０．２Ｂａｌ．１．２實驗方法實驗選用ＩＰＧ－５０００型光纖激光器，最大功率為５ｋＷ，波長為１．０７μｍ，聚焦鏡焦距為３１０ｍｍ，焦斑直徑為０．２５ｍｍ。７０７５鋁合金板激光填絲焊接選用平板對接的形式，，鋁板不開坡口，對接間隙量設(shè)為０ｍｍ，并對熔池正面和背面進(jìn)行氣體保護(hù)，焊接實驗裝置如圖１所示。焊接實驗前用砂紙對待焊鋁板表面進(jìn)行打磨，再用丙酮溶液清洗鋁板表面，以去除表面氧化膜和油污。激光填絲焊接工藝參數(shù)如下所述：激光功率為４．５ｋＷ，離焦量為＋１ｍｍ，送絲速度為５ｍ／ｍｉｎ，焊接速度在２～４ｍ／ｍｉｎ范圍內(nèi)變化。焊接時正面和背面保護(hù)氣體均為氬氣，氣體流量分別為２０Ｌ／ｍｉｎ和１５Ｌ／ｍｉｎ。圖１激光填絲焊接示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｗｉｔｈｆｉｌｌｅｒｗｉｒｅ焊后，截�。罚埃罚典X合金焊板接頭部分截面區(qū)域樣品，鑲嵌，研磨，拋光，最終制成金相試樣，并利用０．５％ＨＦ溶液對金相試樣進(jìn)行腐蝕。使用Ｓ－３４００型掃描電子顯微鏡觀察接頭的顯微組織和斷口形貌。使用ＰＡＮ－ａｌｙｔｉｃａｌＸ′ｐｅｒｔ型Ｘ射線衍射儀分析母材及焊縫區(qū)的物相組成。使用ＨＤＸ－１０００型顯微硬度計測量焊接接頭的顯微硬度分布，載荷大孝保荷時間分別為０．９８Ｎ、１５ｓ。沿垂直于焊縫方向截取拉伸試樣，使焊縫位于拉伸試樣正中心，并利用ＩＴＢＣ－３０

圖３７０７５鋁合金（ａ）母材和（ｂ）焊縫的ＸＲＤ分析Ｆｉｇ．３ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｉｎｔｈｅ（ａ）ＢＭａｎｄ（ｂ）ＦＺｏｆｔｈｅ７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ２．２鋁合金焊接接頭的顯微硬度圖４為各焊接速度下焊接接頭的顯微硬度分布曲線。由圖４可知，各焊接速度下接頭的顯微硬度分布趨勢基本相同，顯微硬度最低值均出現(xiàn)在焊縫區(qū)；熱影響區(qū)顯微硬度值相對焊縫區(qū)有所升高，但仍然低于母材。此外，硬度的最低值一般出現(xiàn)在焊縫中心區(qū)，且焊縫邊緣硬度值相對焊縫中心有所增大。這主要是因為填充材料與母材的成分和組織的差異，其硬度低于母材；另外焊縫區(qū)有一部分強(qiáng)化元素Ｍｇ、Ｚｎ燒損［１５］，而剩余的強(qiáng)化元素或第二相全部溶解進(jìn)入基體組織中，造成焊縫區(qū)硬度的進(jìn)一步下降，所以焊縫的硬度急劇下降至各區(qū)最低。此外，相較于焊縫中心，焊縫邊緣熱循環(huán)峰值溫度降低、冷卻速度增大，得到的組織晶粒更細(xì)小，因此焊縫邊緣硬度稍高于焊縫中心。圖４７０７５鋁合金焊接接頭的顯微硬度分布Ｆｉｇ．４Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｏｆｔｈｅ７０７５ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ熔合區(qū)為焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的過渡區(qū)間，其硬度值稍高于焊縫區(qū)，低于熱影響區(qū)。整個熱影響區(qū)的顯微硬度呈現(xiàn)階梯式的增長。在靠近焊縫的熱影響區(qū)（Ａ區(qū)），沿著遠(yuǎn)離焊縫的方向，隨著距離的增大其硬度值快速增大；在熱影響區(qū)（Ｂ區(qū)），硬度值的波動較大，其增加趨勢雖明顯減小，但總體仍然高于Ａ區(qū)；在靠近母材的熱影響區(qū)（Ｃ區(qū)），隨著距離增大顯微硬度值快速增大，直至向母材區(qū)過渡逐漸趨于平穩(wěn)值。熱影響區(qū)的顯微硬度
【作者單位】： 上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院;上海市高強(qiáng)激光智能加工裝備關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)學(xué)研開發(fā)中心;
【基金】：上海市自然科學(xué)基金(14ZR1418800) 上海汽車工業(yè)科技發(fā)展基金(1404) 上海工程技術(shù)大學(xué)研究生科研創(chuàng)新項目(15KY0513)
【分類號】：TG456.7

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