Page 46 - 理化检验-物理分册2022年第二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202202008

铝合金中厚板焊接接头显微组织及其疲劳损伤

范 聪,杨尚磊,白易山,朱敏琪

( 上海工程技术大学 材料工程学院,上海 201620 )

摘 要: 采用熔化极惰性气体保护焊焊接了厚度为12mm 的7N01-T5 铝合金板, 分析了焊接接
头的显微组织, 并对焊接接头进行了拉伸及疲劳试验。用能谱分析法确定了疲劳条带间的二次相
为含 Fe相, 提出了一种二次相所致的疲劳微裂纹萌生模型, 解释了在疲劳条带间第二相处的微裂
纹萌生原因。结果表明: 焊接接头的抗拉强度为 259 MPa , 延伸率为 11.4% , 接头的拉伸断裂形式

为韧性断裂和脆性断裂混合形式; 二次相导致的微裂纹会加快疲劳裂纹的扩展速率。
关键词: 铝合金;熔化极惰性气体保护焊;显微组织;疲劳性能

中图分类号: TG453 ; TG115.5 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 02-0030-06

Microstructure andfati g uedama g eofwelded j ointofaluminum

allo ymediump late

FANCon g YANGShan g lei BAIYishan ZHU Min q i

SchoolofMaterialsEn g ineerin g Shan g haiUniversit yofEn g ineerin gScience Shan g hai201620 China

Abstract : 7N01-T5aluminumallo yp lateswiththicknessof12 mm wereweldedb y MIG weldin g .The

microstructureofthe weldedj oints wereanal y zed , andthetensileandfati g uetests werecarriedout.The

secondar yp hasebetweenfati g uestri p s wasdeterminedtobeFe-containin gb yener gys p ectrum anal y sis.A

fati g uemicro-crackinitiation modelcausedb ysecondar yp hase wasp ro p osed , andthecausesof micro-crack

initiationatthesecondp hasebetweenfati g uestri p swereex p lained.Theresultsshowthatthetensilestren g thof

thewelded j ointwas 259 MPaandtheelon g ation was11.4% .Thetensilefractureform ofthej ointwasa

mixtureofductilefractureandbrittlefracture.Themicro-crackscausedb y secondar yp hasewouldacceleratethe

p ro p a g ationrateoffati g uecracks.

Ke y words : aluminumallo y ; MIG weldin g ; microstructure ; fati g uefracture
7N01 铝合金具有比强度高、 密度低的优点, 在 合金进行焊接 [ 3 ] 。 MIG 因具有操作相对简单、 成本
高速列车制造业的车体轻量化中得到广泛应用 [ 1 ] 。 低的优点, 被广泛用于不同尺寸结构的焊接中。
7N01铝合金时效过程中析出物的析出顺序依次为 对于高强度铝合金, 其焊接接头的疲劳行为和
过饱和固溶体、 GP 区、 ' 相和 η 相 [ 2 ] 。在国内目前 疲劳裂纹萌生、 扩展等微观机理成为近年来的研究
η
的高速列车车体生产中, 常采用钨极惰性气体保护 热点 [ 4 ] 。目前, 国内已有许多学者对 7N01 铝合金
焊( TIG )、 熔化极惰 性 气 体 保 护 焊 ( MIG )、 激 光 焊 焊接接头的疲劳性能进行了研究, 但大多数研究都
( LW ) 和搅拌摩擦焊( FSW ) 等焊接方法对 7N01 铝 集中于薄板及中薄板( 厚度t 小于 6mm ) [ 5-9 ] , 关于

中等厚度( 6mm<t<40mm ) 7N01 铝合金 MIG 焊

接接头疲劳性能的研究较少。国内外高速列车承力
收稿日期: 2021-04-13
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51971129 ); 上海市自然 构件大都采用 7XXX 系铝合金来制造 [ 10 ] , 且会用到
科学基金资助项目( 19ZR1421200 )
中等厚度的 7N01 铝合金。关于铝合金焊接接头疲

作者简介: 范 聪 ( 1996- ), 男, 硕士, 主要从事铝合金焊接性能
劳损伤的研究, 大多集中于裂纹起源阶段 [ 4 , 11-13 ] , 对
方面的研究
通信作者: 杨尚磊( 1968- ), 男, 教授, 主要从事轻质材料连接及 于裂纹扩展阶段二次微裂纹的成因对整体疲劳性能
高能束加工方面的研究工作, y sl y an g shan g lei@163.com 影响的研究较少。笔者在 7N01 铝合金 MIG 焊接
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