2024-T351铝合金搅拌摩擦焊接头断裂性能分析

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2024铝合金具有较高的强度，较轻的比重以及良好的耐蚀性，是热处理强化铝合金中应用最为广泛的一种，同时新型固相焊接方法——搅拌摩擦焊（FSW）的出现解决了2024铝合金熔焊时容易出现焊接缺陷，造成接头力学性能下降的题目。因此2024铝合金的搅拌摩擦焊被广泛地应用于飞机、汽车、船舶等制造行业中。对于2024铝合金搅拌摩擦焊的接头强度以及韧性研究对于其在工程应用中的可靠性与稳定性有着非常重要的意义。本文对2024-T351搅拌摩擦焊接头的不同区域在常温下的冲击韧性以及延性断裂韧性进行了试验，试验位置包括母材，焊核，焊缝前进侧以及焊缝后退侧，研究这些位置在受到大能量冲击时以及在长期服役过程中的断裂行为。并通过断口分析，微观金相分析，能谱分析等手段对接头断裂性能进行研究，探讨焊缝微观组织的形成机理及其对焊缝断裂性能的影响。研究结果表明，焊核区域的冲击韧性最好，超过母材29%，而前进侧的冲击韧性最差，仅为母材的81%，同时仪器化冲击试验结果表明前进侧较小的裂纹萌生功使其受到冲击时更易产生裂纹，从而降低了其冲击韧性；延性断裂韧性的试验表明焊缝区域的延性断裂韧性均好于母材，其中焊核位置最好，几乎为母材的2倍，而前进侧与后退侧的延性断裂韧性仅比母材稍高，其中前进侧的延性断裂韧性为焊缝中最差的。经微观组织分析，FSW焊核区由于受到搅拌头的机械搅拌作用，组织基本上为比母材尺寸小很多的等轴再结晶组织，沉淀相分布均匀，对裂纹的产生和扩展都具有较好的抗性，所以冲击韧性以及延性断裂韧性较好；后退侧由于均匀的组织渐变，因此其冲击韧性与母材相近，但细小弥散的晶粒与析出相可以阻碍裂纹扩展，从而提高了延性断裂韧性；前进侧由于发生了晶粒尺寸的突变以及组织的弯曲变形，造成应力集中，使其成为承受载荷时最容易生成裂纹以及裂纹最容易扩展的位置，为焊接接头的薄弱环节。

2024-T351铝合金搅拌摩擦焊接头断裂性能分析

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