Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

利用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和万能拉伸试验机等分析手段，表征了Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金搅拌摩擦焊（FSW）接头的显微组织和性能，探究了Sc元素对改善超高强Al?Zn?Mg?Cu?Zr合金焊接性能的作用机制。结果表明:Al?Zn?Mg?Cu?Zr?(Sc)合金焊接接头具有相似的组织特征，焊核区为动态再结晶组织，由细小均匀的等轴晶组成，包含较高密度的位错线，大部分时效析出相回溶；热力影响区晶粒被拉长，位错密度更高，残留的时效析出相显著粗化；热影响区保留与母材相同的晶粒形态，大部分时效析出的η'相发生长大，少部分粗化成η相。添加质量分数0.17%的Sc，可以使合金FSW接头抗拉强度提升43 MPa，屈服强度提升23 MPa，断后伸长率改善2.3%，焊接系数达到74.1%。Al₃(Sc,Zr)二次析出相可以强烈抑制位错、亚晶界、晶界的移动，细化晶粒的同时保留大量的亚结构，且自身可发挥Orowan弥散强化作用。因此，可通过细晶强化、亚结构强化和弥散强化三种方式显著提高合金FSW接头的力学性能。