利用光學顯微鏡、透射電子顯微鏡、顯微硬度計和萬能拉伸試驗機等分析手段,表征了Al-Zn-Mg-Cu-Zr-(Sc)合金攪拌摩擦焊(FSW)接頭的顯微組織和性能,探究了Sc元素對改善超高強Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金焊接性能的作用機制.結果表明:Al-Zn-Mg-Cu-Zr-(Sc)合金焊接接頭具有相似的組織特征,焊核區(qū)為動態(tài)再結晶組織,由細小均勻的等軸晶組成,包含較高密度的位錯線,大部分時效析出相回溶;熱力影響區(qū)晶粒被拉長,位錯密度更高,殘留的時效析出相顯著粗化;熱影響區(qū)保留與母材相同的晶粒形態(tài),大部分時效析出的η’相發(fā)生長大,少部分粗化成η相.添加質量分數(shù)0.17%的Sc,可以使合金FSW接頭抗拉強度提升43 MPa,屈服強度提升23 MPa,斷后伸長率改善2.3%,焊接系數(shù)達到74.1%.Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以強烈抑制位錯、亞晶界、晶界的移動,細化晶粒的同時保留大量的亞結構,且自身可發(fā)揮Orowan彌散強化作用.因此,可通過細晶強化、亞結構強化和彌散強化三種方式顯著提高合金FSW接頭的力學性能.

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