（精品）7a52铝合金搅拌摩擦焊焊缝第二相分析及微区电位测试

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1、第32卷第8期焊接学报Vol．32No．82011年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust20117A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝第二相分析及微区电位测试张平，李奇，赵军军(装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京100072)摘要:7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝第二相的种类、大小、分布和电位等都对材料的腐蚀行为有重要的影响．采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、扫描开尔文探针力显微镜分析了焊缝中的第二相，并测试了其微区电位．结果表明，焊缝各区域第二相的组成主要为弥散分布的AlFeMnSi和Mg2Si，它们的尺寸约为几微米，电位

2、都低于基体．Mg2Si的电位值低于AlFeMnSi，故在腐蚀环境中，Mg2Si更容易腐蚀．这为深入分析7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝的腐蚀行为奠定了基础．关键词:7A52铝合金;搅拌摩擦焊;焊缝;第二相;微区电位中图分类号:TG453文献标识码:A文章编号:0253－360X(2011)08－0042－03张平0序言其轴肩直径为20mm，搅拌针根部直径为7mm．搅拌头旋转频率为25r/s，焊接速度为60mm/min，倾斜角7A52铝合金(曾用名LC52，5210)是一种高强为1°，下压量0．15mm．对焊缝横向取样，经Keller’s铝合金，具有较高的比强度、较好的断裂韧度和抗低试剂浸蚀，利用

3、(OLYMPUS)BX2M光学显微镜对焊周疲劳性能［1］，是列入国家军用标准的唯一铝合缝的显微组织进行观察．用Quanta250型扫描电子显微镜观察第二相的形貌和分布，用能谱仪分析其成金，已在军用装备与军用设施、建筑等领域获得批量TM分．使用美国Veeco公司的DimensionV扫描开尔应用．利用搅拌摩擦焊技术(frictionstirwelding，［5－8］文探针力显微镜测试第二相的电位．FSW)对7A52铝合金进行焊接，其焊缝的性能较熔［2－4］焊有大幅度提高．表17A52铝合金的化学成分(质量分数，%)焊缝中的第二相与基体的化学成分、电化学性Table1Chemicalcompos

4、itionsof7A52Alalloy质不同，在腐蚀环境中会形成腐蚀微电偶加速局部ZnMgMnCrTiZrCuFeSiAl腐蚀．在分析焊缝第二相组成的基础上，利用扫描4．352．400．350．200．120．100．12＜0．30＜0．25余量开尔文探针力显微镜(scanningKelvinprobeforcemicroscopy，SKPFM)对第二相进行了微区电位测2试验结果与分析试，确定了第二相的电位，探讨了其在局部腐蚀过程中的影响程度．研究结果对理解焊缝局部腐蚀起始2．1焊缝第二相分析点处的电化学行为有着重要的意义．7A52铝合金FSW焊缝横截面可以划分为三个区域:即动态再结晶区(d

5、ynamicallyrecrystallized1试验方法zone，DRZ)，热力影响区(thermal-mechanicalaffectedzone，TMAZ)，热影响区(heataffectedzone，HAZ)．试验所用材料为西南铝业集团公司生产8mm图1为7A52铝合金FSW焊缝的显微组织．厚7A52铝合金板材，材料为淬火人工时效状态，其DRZ的显微组织如图1a所示．该区域由于受到搅化学成分见表1．搅拌摩擦焊试验在立式铣床改造拌头强烈的旋转搅拌和搅拌摩擦热的共同作用，达的焊接设备上进行．试验采用自制的螺旋形搅拌头，到再结晶温度，发生动态再结晶，基材的板条状组织收稿日期:2010－06

6、－07完全转变为等轴晶粒，晶粒尺寸非常细小，大小约为基金项目:国家自然科学基金资助项目(50801066)1～2μm．图1b，c为TMAZ的显微组织．该区域的第8期张平，等:7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝第二相分析及微区电位测试43组织在热循环和机械搅拌作用下，发生了晶粒粗化和弯曲变形，由基材的细板条状组织变为具有一定弧度的粗板条状组织．图1d为HAZ的显微组织．图2DRZ的SEM背散射电子形貌Fig.2BackscatteredelectronimageofDRZ图17A52铝合金FSW焊缝的显微组织Fig.1MicrostructureofFSWseamof7A52Alalloy从显微组织

7、可以看出，该区域的组织与母材类似，但是晶粒发生了粗化．图2a是DRZ的SEM背散射电子形貌．由于搅拌摩擦热使该区域的温度升高，使第二相发生部分［9］溶解，所以与母材相比，它们的长度变为几微米．图2中灰色的第二相a包含Al，Fe，Mn，Si元素，原子含量为77．4%Al，11．66%Fe，5．19%Mn，5.75%Si．b，c的能谱分析结果与a相似，均含有Al，Fe，Mn，Si元素，该类相为AlFeMnSi．黑