1课题论证

1.1课题研究的目的与意义

7000系列的铝合金，由于其高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀性，在航空、航天、高速列车、高速舰船等工业领域得到了越来越广泛的应用。但同时作为时效强化型铝合金，由于合金中强化相的类型、分布及其在焊接过程中的溶解和析出行为，使得该类合金采用传统的熔化焊(目前主要为MIG焊)后焊缝中容易出现焊接变形和气孔，残余应力较大，且对应力腐蚀敏感，不能充分发挥材料的性能。因此，探索新的焊接方法在7000系铝合金构件材料中的应用，是非常必要和非常迫切的。

搅拌摩擦焊(friction stir welding，简称FSW)是由英国焊接研究所(The Welding Institute，简称TWI)于1991年提出的一种固态连接方法[2]，于1993年和1995年在世界许多国家申请了知识产权保护。此技术原理简单，控制参数少，易于自动化，可将焊接过程中的人为因素降到最低。搅拌摩擦焊技术与传统的熔焊相比，具有连接温度低、焊后残余应力小、接头性能高等一系列优点，在航空航天、造船、汽车等领域，尤其是高强铝合金的连接方面具有广阔的应用前景。可以说，搅拌摩擦焊的诞生从根本上解决了高强铝合金的难焊问题。

7050铝合金作为一种Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金，由于具有比强度高、韧性好以及抗应力腐蚀性能优良等优点，逐渐成为搅拌摩擦焊的重点研究对象。

随着对搅拌摩擦焊的进一步研究，其工艺参数对焊接质量影响的探究也越来越深入。当前，国外针对搅拌摩擦焊的研究主要集中在焊接机理、接头微观组织结构、力学性能及搅拌头磨损等方面的研究。铝合金搅拌摩擦焊接实验表明焊核区发生动态再结晶，由非常细小（5-10μm）的等轴晶组成，热机械影响区晶粒有明显被拉长迹象，且焊后热处理对焊缝机械性能影响不大，而热影响区晶粒相似于母材；焊接接头的力学性能与焊接工艺参数有关。国内对搅拌摩擦焊焊缝组织、性能方面的研究日益增多，并得到了一定的成就。尽管对搅拌摩擦焊技术做了大量的研究，然而对其基本原理及焊接机理仍未得到统一定论，焊接过程中金属材料的流动性、搅拌头的磨损、显微组织的稳定性、异种材料的焊接、焊接最佳工艺参数和焊接缺陷成因等方面还有待于进一步研究及完善。

本文对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊的组织和性能进行研究，着重对影响焊接接头组织和性能的因素和机制进行分析和探讨，以期为搅拌摩擦焊在我国飞机铝合金结构制造方面的应用提供理论和试验依据[3]。