7050-T7451铝合金厚板局域腐蚀的各向异性
热处理前后7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头超高周疲劳行为研究
(1. School of Materials Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300350，China； 2. Tianjin Key Laboratory of Advanced Joining Technology，Tianjin 300350，China)
在铝合金的搅拌摩擦焊接过程中，搅拌针的高速 旋转和移动会使焊缝金属产生严重的塑性流动和变 形，这使得接头组织存在明显的分区特征，各个区域 微观组织的不同也会造成力学性能上的差异[4-6]．近 年来，针对铝合金搅拌摩擦焊接头组织不均匀性对接 头疲劳行为的影响已有一定的研究：Deng 等[7]对 7050-T7451 铝合金进行了超高周疲劳试验，并结合 数字图像相关技术(DIC)研究了在单轴拉伸过程中 接头各个区域的应变集中情况，发现随着载荷的增 加，热影响区的应变集中程度远高于其他区域，这与 疲 劳 断 裂 位 置 的 统 计 结 果 相 一 致 ．He 等 [8] 对 AA7075-T6 铝合金搅拌摩擦焊接头进行了超高周疲 劳试验，从微观结构的变化研究了焊缝各区域抗疲劳 性能的不均匀性．
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况．试验的循环周次范围为 1×106～1×109，根据国 际焊接学会推荐的焊接接头疲劳设计标准，在 1× 106 循环周次之前画出斜率为 m＝3 的虚线与试验数 据进行对比，图中的实线是使用最小二乘法对试验数 据进行拟合得到的．从图 2 中可以看出，焊态和热处 理态的疲劳 S-N 曲线均为连续下降型，具有相同的 下降趋势，不存在传统意义上的疲劳极限．
7050-T7451铝合金FSW接头的组织与力学性能
7050-T7451铝合金FSW接头的组织与力学性能杨春艳 陈芙蓉（内蒙古工业大学 材料科学与工程学院，呼和浩特市，010051）摘要：以6.4mm的7050铝合金为研究对象进行搅拌摩擦焊接试验，运用金相显微镜、微机控制电子万能试验机等测试手段，研究了搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和力学性能的影响。
研究表明，6.4mm厚的7050铝合金，在搅拌头转速为400r/min，焊接速度为60mm/min时，接头强度达到了母材的89%；焊核区发生了动态再结晶，形成了细小的等轴晶粒，热机影响区晶粒有明显被拉长的迹象，且晶粒粗大，热影响区的晶粒与母材相似，但出现了晶粒粗化现象；焊核底部的晶粒较顶部晶粒细小；焊接接头的显微硬度呈“W”形分布，母材和焊核区的硬度较高，热影响区和热机影响区的硬度较低。
关键词：搅拌摩擦焊；7050铝合金；等轴晶粒；抗拉强度0前言7xxx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，使得它在航空、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。
与传统的熔焊相比，搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）技术具有连接温度低、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。
7050-T7651_铝合金厚板显微组织及力学性能不均匀性
2023 年第 43 卷航 空 材 料 学 报2023，Vol. 43第 4 期第 76 – 85 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.4 pp.76 – 85 7050-T7651铝合金厚板显微组织及力学性能不均匀性王经涛1,2*, 孙 宁1,2, 黄同瑊1, 程志远1,2, 郭富安1,2, 郭丰佳1,2（1．山东南山铝业股份有限公司 国家铝合金压力加工工程技术研究中心，山东 龙口 265713；2．山东南山科学技术研究院有限公司 ，山东 龙口 265713）摘要：采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学拉伸试验机，研究160 mm 7050-T7651铝合金特厚板不同厚度位置的金相组织、晶粒取向、织构类型、时效纳米析出相分布以及力学性能的差异。
结果表明：从板材表层到心部，组织中的第二相粒子含量降低，但尺寸增加；板材表层以小角度晶界亚结构组织为主，小角度晶界比例在79%～85%之间，而板材心部小角度晶界的比例为58%左右，相比于板材表层小角度晶界比例降低了26.6%～31.8%；板材表层以{001}＜110＞剪切织构为主，占比为3.64%，并随厚度增加，变形织构组分含量逐渐增多；板材厚度方向力学性能呈现出沿厚度表层-心部-表层方向先降低后升高的趋势，且力学性能最优位置均为板材表层位置。
关键词：7050-T7651铝合金厚板；显微组织；织构；力学性能；不均匀性doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000008中图分类号：TG146.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)04-0076-10Inhomogeneity of microstructure and mechanical propertiesof 7050-T7651 aluminum alloy thick plateWANG Jingtao1,2*, SUN Ning1,2, HUANG Tongjian1, CHENG Zhiyuan1,2,GUO Fuan1,2, GUO Fengjia1,2（1. National Engineering Research Center for Plastic Working of Aluminium Alloys, Shandong Nanshan Aluminium Co., Ltd. , Longkou 265713，Shandong， China；2. Shandong Nanshan Academy of Science and Technology Co., Ltd. , Longkou 265713，Shandong， China）Abstract:The differences in the microstructure, grain orientation, texture type, aging nano precipitate phase distribution and mechanical properties of 160 mm 7050-T7651 aluminum alloy extra-thick plate at different thickness positions were studied by means of metallographic microscope, scanning electron microscope, transmission electron microscope and mechanical tensile test. The results show that from the surface to the center of the plate, the content of the second phase particles in the microstructure decreases, but the size increases; The surface layer of the plate is mainly composed of small angle grain boundaries. The proportion of small angle grain boundaries ranges from 79% to 85%, while the proportion of small angle grain boundaries in the center of the plate is about 58%, which is a decrease of 26.6% to 31.8% compared to the proportion of small angle grain boundaries on the surface layer of the plate; The surface layer of the plate is mainly characterized by {001}<110>shear texture, accounting for 3.64%. As the thickness increases, the content of deformation texture components gradually increases. The mechanical properties of the plate in the thickness direction show a trend of first decreasing and then increasing along the thickness surface-center-surface direction, and the optimal positions for mechanical properties are all located at the surface of the plate.Key words: 7050-T7651 aluminum alloy thick plate；microstructure；texture；mechanical property；inhomogeneity现阶段国内外飞机的生产均向着大型多载客、安全长寿命等方向发展，对飞机部件结构材料的强度、耐腐蚀、断裂韧度等性能提出了更加严格的要求。
7050高强铝合金断裂韧度KIC值试验结果有效性影响因素分析
0前言7050铝合金因具有强度高、韧性好、易于加工、较好的耐腐蚀性能等特点广泛应用于航空航天、兵器装备等特殊行业。
其力学性能测试数据是装备设计的重要参数，因此材料力学性能测试数据的可靠性就显得尤其重要[1]。
金属结构最危险、最不可预料的事故是结构的低应力脆性断裂。
任何脆性指标（如冲击韧性、缺口韧性）都不足以反映结构材料抵抗低应力脆性破坏的能力，而断裂韧度测试技术的发展解决了韧性指标和安全使用之间的矛盾。
目前断裂韧度已广泛应用于评价各种材料的韧性水平，为安全设计和无损检验提供了科学依据。
应力强度因子K I表示在张开型（I型）拉应力作用下裂纹尖端应力场的强弱程度，是与应力和裂纹长度都有关的一个复合力学参量。
当K I增大达到临界值时，裂纹失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳状态的K I值即为K IC值。
K IC为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，是评定材料阻止裂纹扩展的韧性指标。
根据GB/T4161和ASTM E399标准要求，只有当断裂韧度的测试结果满足所有的判定条件时，才能获得有效的断裂韧度K IC值[2-3]。
但在生产检测中，往往因材料厚度受限、试样方向不合适或材料本身带有残余应力（即带残余应力的试样在预制疲劳裂纹时表面裂纹无法扩展或出现不规则的疲劳裂纹增长（裂纹前缘曲率过大））等，导致不能获得有效的断裂韧度K IC值[4]。
故本文采用7050锻件和厚板紧凑拉伸试样（CT）进行了平面应变断裂韧度K IC值测定，以探讨这三个因素对断裂韧度K IC值测试结果的影响，旨在指导断裂韧度测试试样的加工，为材料的断裂韧度检测提供有效或有意义的K IC检测数据，在满足生产和工艺研究需求的同时也有助于完善相应材料的试验参数[5]。
1试验方法对紧凑拉伸C（T）试样先预制满足条件的疲7050高强铝合金断裂韧度K IC值试验结果有效性影响因素分析余东梅，彭年秀，张银祥（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）摘要：平面应变断裂韧度K IC是表征材料抵抗裂纹扩展的能力，是度量材料韧性好坏的一个定量指标，因此断裂韧度K IC值测试数据的有效性和可靠性在实际生产检测中就显得尤其重要。
7050-T7451铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能研究
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7050-T7451铝合金铣削加工表面材料特性与本构关系模型的建立
7050-T7451铝合金铣削加工表面材料特性与本构关系模型的建立于鑫;孙杰;熊青春;韩雄【摘要】In order to investigate the stress−strain properties of milling surface for 7050-T7451 aluminum alloy, and also to establish the constitutive model, automated ball indentation (ABI) test was carried out on the SSM-B4000TM stress-strain microprobe system. The load−depth curve was obtained. Unknown parameters such as strain hardening exponentn and yield strengthσy were obtained based on this curve. Furthermore, indentation processes were simulated based on finite element method (FEM). Accordingly, the influence rules of the changes of parametersn andσy on load−depth curve were studied. The functional relationship between parametersn andσy was obtained when the error of load-depth curve between the simulation result and experimental value is the lowest. At last, the validity of parametersn andσy in constitutive model obtained from ABI test was proved. Under this constitutive model, the average error between simulation load−depth curve and the test one is 5.2%.%为研究7050-T7451铝合金材料铣削后表面应力应变特征，并建立表面材料本构关系模型，采用SSM-B4000TM型应力应变显微探针测试系统对铝合金7050-T7451材料表面进行自动球压痕(ABI)实验测试，获得载荷−深度曲线，据此估算本构关系模型中应变硬化指数(n)与屈服强度(σy)等未知参数。
7050_T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析
7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 王 廷1, 朱丹阳2, 刘会杰1, 冯吉才1 (1.哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001; 2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨 150001)摘 要:在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验,对接头显微组织进行了光学和TE M分析,并测试了接头的抗拉强度和硬度分布.焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min和焊速200mm/min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88%.焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间出现无沉淀带.关键词:搅拌摩擦焊;铝合金;微观组织;力学性能;断裂特征中图分类号:TG453.9 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2009)08-0109-04王 廷0 序 言7050是一种Al2Zn2Mg2Cu系高强铝合金,具有高的比强度、高韧性以及优异的抗应力腐蚀性能,广泛应用于飞机的许多重要部件[1].然而,由于铝合金弧焊时焊缝经常会产生气孔、裂纹、咬边等缺陷.特别是对于热处理强化的超高强铝合金,其弧焊焊接性更差,极易出现热裂纹,严重阻碍了7050铝合金在工业中的应用[2].搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)以其高效、节能、焊缝缺陷率低以及焊接变形小等优点,已经广泛应用于多种铝合金的焊接[3-5],但在7xxx系列铝合金中的应用还相对有限.利用搅拌摩擦焊接方法对70502T7451铝合金进行了焊接,重点研究了焊接参数对接头微观组织和力学性能的影响,为70502T7451铝合金搅拌摩擦焊接技术的实际应用奠定基础.1 试验方法试验材料为5mm厚70502T7451铝合金,尺寸规格为200mm×75mm,化学成分和物理性能见表1和表2.试验用搅拌头由工具钢制成,焊前经淬火处理,硬度达到63HRC.轴肩直径13.8mm,搅拌针长度4.85mm.接头形式为对接焊,对接面与板材轧制方向垂直.表1 70502T7451铝合金化学成分(质量分数,%)Table1 Chemical compo sition of7050aluminum alloyM g Zn Cu Z r Mn其它Al 1.9-2.6 5.7-6.7 2.0-2.60.08-0.150.10.15余量表2 70502T7451铝合金的力学及物理性能Table2 Mechanical and physical propertie s of705027451a2 luminum alloy抗拉强度R m/MPa断后伸长率A(%)比热容(20℃)c/(J・k g-1・K-1)热导率(20℃)λ/(kW・m-1・℃-1) 513148600.15固定搅拌头转速为600r/min,在焊接速度为100～400mm/min时进行试验;而焊接速度固定为200mm/min时,搅拌头旋速选用300～1000r/min.在对接板上,沿垂直焊缝方向分别截取金相和拉伸试样,拉伸试样按国家标准G B2651—89截取,在In2 stron—1186电子万能试验机上进行拉伸试验.金相试样经研磨、抛光后,采用柯氏试剂进行腐蚀.TE M 试样研磨到50μm,然后双喷减薄.金相观察在O LY MPUS PMG3光学微观镜上进行,TE M分析在Philips C M12透射电子微观镜下进行.在HX—1000显微硬度计上进行了焊缝显微硬度测量,测量位置第30卷第8期2009年8月焊 接 学 报TRANS ACTI ONS OF THE CHI NA WE LDI NG I NSTIT UTI ONV ol.30 N o.8August 2009收稿日期:2008-06-16在接头横截面中部,载荷为0.5N ,加载时间为10s.2 试验结果与分析2.1 接头微观组织2.1.1 宏观形貌图1为70502T 7451铝合金搅拌摩擦焊接头典型的宏观形貌.可以看出,接头明显存在四个区域,即中心的焊核区(NZ ),焊缝两侧的热机影响区(T MAZ ),热影响区(H AZ )以及未受影响的母材(BM ).焊核区有明显的“洋葱”环,这在其他铝合金搅拌摩擦焊时也能观察到[6,7],它的出现与焊接时材料的塑性流动和沉淀物分布有关.图1 70502T7451接头典型宏观形貌Fig 11 Typical macro structural zone s of 70502T7451joint2.1.2 晶粒形态图2为70502T 7451铝合金的微观结构,可以看出,母材由沿轧制方向被拉长的饼状晶粒和部分再结晶晶粒组成,晶粒大小极不均匀.母材中还包含有部分杂质相,主要是Al 2Cu 化合物,这些杂质相与基体的相界面会成为裂纹源,极大地降低材料的断裂韧性.图2 母材光学微观结构Fig 12 Optical micrograph of ba se metal由于接头强度受焊核区组织和热影响区组织影响最大,文中只分析了这两个区域的组织.图3为焊核区域的微观组织.可以看到,焊核区发生了动态再结晶,由细小的等轴晶组成.由于铝合金的层错能较高,不易发生断续动态再结晶(DDRX ),因此铝合金在热变形时主要发生连续动态再结晶(C DRX ),其发生再结晶的机制主要为亚晶的转变,而位错不断进入亚晶界使相邻亚晶界取向差增大是亚晶转变为晶粒的主要方式[8].图3 接头焊核区微观组织Fig 13 M icro structure within NZ of joint热影响区组织如图4所示.热影响区由于只受到热的作用,晶粒形态与母材接近,原始母材中的部分再结晶晶粒长大,因此热影响区晶粒尺寸较母材均匀,但焊接热输入对该区晶粒尺寸的影响并不明显.图4 不同焊接速度下热影响区微观组织Fig 14 M icro structure within H AZ of joint2.1.3 沉淀相沉淀相的尺寸和数量将极大地影响接头不同区域的性能.7050铝合金为沉淀强化铝合金,其主要强化相为η′[8].图5为母材和接头焊核区及热影响区沉淀相分布的TE M 形貌.由图5a 可以看出,细小的沉淀相均匀弥散的分布在晶内和晶界,形状和边界比较模糊.从图5b ,c 可以看出,焊核区内沉淀相大部分发生了溶解,只有少数存留.这是因为该区域温度最高,超过了沉淀110 焊 接 学 报第30卷相溶解温度,沉淀相发生了溶解所致.而在热影响区(图5c ,d ),沉淀相在受热时发生粗化,形态变得清晰,但密度低于母材,而且热输入越高,沉淀相尺寸越大,密度也越低.同时还可以发现,在热影响区晶间无沉淀带(precipitate free zone ,PFZ )加宽,而且热输入越高,其宽度越大.图5 母材和接头不同区域的沉淀相分布Fig 15 Precipitate s in ba se metal and different zone s of joints2.2 接头力学性能2.2.1 拉伸性能接头抗拉强度和延伸率随焊接参数的变化如图6所示.焊接热输入最终决定接头的力学性能,改变转速或焊速的效果是相当的.随着焊接热输入的增大,接头抗拉强度先升高后降低,但断后伸长率随热输入的增大呈上升趋势.在试验参数范围内,转速800r/min 和焊速200mm/min 时的接头抗拉强度最高为450MPa ,达到母材的88%,此时接头断后伸长率为7.1%,达到母材的51%.在转速600r/min 与焊接速度大于200mm/min ,或焊接速度200mm/min 与转速低于600r/min 的情况下,焊缝底部出现如图7所示的未焊合缺陷,导致接头抗拉强度和断后伸长率明显降低.增大转速或降低焊速,热输入增大,缺陷消失,但热影响区弱化程度加大,故抗拉强度达到峰值之后随热输入增大而降低.图6 焊接参数对接头拉伸性能的影响Fig 16 E ffect of welding parameters on tensile propertie s ofjoints以转速600r/min 、焊速分别为100mm/min 和400mm/min 为例,分析了焊接参数对接头断裂的影响,焊速较高时,因焊缝底部存在未焊合缺陷,拉伸断裂从此开始,随后穿过焊核;焊速较低时,热影响区在焊接热循环作用下发生明显弱化,故拉伸断裂出现在热影响区,断口呈现明显的韧窝状特征(图8).第8期王 廷,等:7050-T 7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析111图7 热输入较低时出现的未焊合缺陷Fig 17 K issing bond defect in joint welded at lower heatinput图8 热输入较高时的接头拉伸断口形貌Fig 18 Tensile fracture of joints welded at low welding speed2.2.2 硬度分布不同工艺参数下接头硬度分布如图9所示.可以看出,热影响区硬度明显低于其它区域,这与沉淀相的粗化和晶间无沉淀带的出现密切相关.而焊核区的硬度基本与母材相同,这是因为焊核区晶粒细化的结果.此外,焊接工艺参数对接头硬度分布有重要影响.焊接热输入越高,热影响区硬度越低,说明沉淀相的密度、尺寸以及晶间无沉淀带的宽度对热影响区的性能有决定性的影响.图9 不同焊接参数下的接头硬度分布Fig 19 M icrohardne ss distribution of joints welded at differentwelding parameters3 结 论(1)焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间无沉淀带加宽,热输入越高,沉淀相尺寸越大,晶间无沉淀带越宽.(2)焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min 和焊速200mm/min 的情况下,接头的抗拉强度最高,达到母材强度的88%.(3)焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,具有明显的韧窝状断裂特征;而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.参考文献:[1] 刘世兴,田世兴,陈昌麒.7050铝合金锻件的力学性能和断裂机制研究[J ].材料工程,1996(4):34-37.Liu Shixing ,T ian Shixing ,Chen Changqi.M echanical properties andfracture mechanism of 7050alum inum alloy forgings [J ].Journal of M aterials Engineering.,1996(4):34-37.[2] 杨淑芳,楼松年,薛小怀.铝合金焊接技术[J ].造船技术,2003(5):25-28.Y ang Shu fang ,Lou S ongnian ,Xue X iaohuai.W elding technology of a 2lum inum alloy[J ].Journal of M arine T echnology ,2003(5):25-28.[3] Hanadi S G.Friction stir weld ev olution of dynam ically recrystallizedAA 2095weldments[J ].Scripta M aterialia ,2003(49):1103-1110.[4] Peel M ,S teuwer A ,Preuss M ,et al .M icrostructure ,mechanicalproperties and residual stress as a function of welding speed in alum ini 2um AA 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mechanics of drop trans fer of high2cur2 rent density M AG welding process is disclosed,which is centrifugally breaking trans fer,mixed trans fer and rotating short trans fer.M ore2 over,the reas on of why high2current density M AG welding process with the shielded gas of80%Ar and20%C O2cannot be used is found.The application practicability of high effective welding for high2current density M AG welding process with the shielded gas of 98%Ar and2%O2is built.K ey w ords: high current density M AG welding;the second critical current;centrifugally breaking trans fer;rotating short trans ferPrediction of residu al stresses distribution in strength2mis2 m atched butt joints using finite element method ZH AO Zhili1,2,Y ANG Jianguo2,LI U Xues ong2,FANG H ongyuan2(1. School of Materials Science and Engineering,Harbin University of Science and T echnology,Harbin150040,China;2.S tate K ey Lab2 oratory of Advanced Welding Production T echnology,Harbin Insti2 tute of T echnology,Harbin150001,China).p97-100 Abstract: The in fluence of mis2match ratio and total width of cover pass on distributions of welding residual stresses are studied by finite element method for the application of undermatching butt joint of high strength steel.Although the weld strength mismatch effects are con fined to a small region in the weld,all critical zone of fatigue failure such as weld toe and root of weld are located in this region. At weld toe,the magnitude of the longitudinal residual stresses in2 creases and the magnitude of transverse residual stress decreases with increasing mis2match ratio.The magnitudes of the longitudinal resid2 ual stresses and transverse residual stress increase less with the in2 creasing of total width of cover pass,but the position of peak value changes.The peak value of transverse residual stress of generic un2 dermatching butt joints is located at base metal,but that of equal load2carrying undermatching butt joint corresponding to the increas2 ing of total width of cover pass is located at weld toe.K ey w ords: mis2match ratio;welding residual stress;butt2 welded joint;weld toeMicrostructure and form ation ch aracteristics of rotating arc horizontal G MAW joint G UO Ning,LI N Sanbao,ZH ANG Y aqi,Y ANG Chunli(S tate K ey Laboratory of Advanced Welding Production T echnique,Harbin Institute of T echnology,Harbin 150001,China).p101-104Abstract: R otating arc horizontal G M AW can s olve the drip2 ping of the m olten pool in the horizontal welding.The rotating arc process not only can reduce the welding heat input by prolonging the welding path in the s ome welding distance caused by the arc rota2 tion,but als o disperse the arc force to affect the sidewall periodically resulting in supporting the fusion metal near the upper groove.The characteristics of joint formation in rotating arc horizontal G M AW was studied.The asymmetry of the microstructure in the joint due to the rotation of the arc was discovered.The reas on and the mechanism of this phenomenon was analyzed and interpreted.K ey w ords: horizontal welding;joint characteristics;rotat2 ing arcVision system of butt joint gap width measurement for laser w elding W U Jiay ong,W ANG Pingjiang,CHE N Jihong,CHE N Zhiyi(National NC System Engineering Research Center,Huazhong University of Science and T echnology,Wuhan430074,China). p105-108Abstract: Laser welding process has demanding requirements on quality of butt joint preparation,especially on joint gap width and mismatch,the butt joint gap being narrow and little mismatch.Due to the inadequate lateral res olution or measuring principle limitation, current vision sens ors can not measure the gap width accurately.In this paper,a vision system of joint gap width measurement is de2 signed using the CC D camera with telecentric lens and diode laser, and a joint gap detection alg orithm is proposed based on gray project2 ing integral approach.The experimental results dem onstrate that the gap width measurement system can extract the joint border and joint gap width accurately;joint gap detection alg orithm has self2verifica2 tion ability to a certain extent.Accuracy of the measurement is better than0.015mm for a butt joint specimen with0.05mm gap width.K ey w ords: butt joint;gap width;laser welding;vision measurementExperimental investigation of friction stir w elding of7050alu2 minum W ANG T ing1,ZH U Danyang2,LI U Huijie1,FE NGJi2 cai1(1.S tate K ey Laboratory of Advanced Welding Production T ech2 nology,Harbin Institute of T echnology,Harbin150001,China;2. Department of Material Science,Harbin Institute of T echnology, Harbin150001,China).p109-112Abstract: 70502T7451aluminum alloy was welded in friction stir welding at different welding parameters.The structure of the joints was studied with optical microscopy and TE M.T ensile strength and hardness distribution of the joints were tested.The mechanical properties,the microstructure and welding defects of the joints were controlled by changing welding parameters.The tensile strength of the joint was up to88%of that of base metal at the parameters with tool traverse speed of200mm/min and rotation rate of800r/min. The fracture location was in H AZ in the joints welded in higher heat input;when the heat input was lower,kissing bond was produced in the root of the joint,and then fracture initiated from the location of the defect stretched.The result showed that dynamic recrystallization occurred in nugget zone together with the precipitates diss olved.Pre2 cipitates were coarsened in H AZ accom panying with the presence of precipitate2free zone.K ey w ords: friction stir welding;aluminum alloy;micro structure;mechanical property;fracture characterizationⅥMAI N T OPICS,ABSTRACTS&KEY W ORDS2009,V ol.30,N o.8。
7D04-T7451铝合金高温性能及组织变化特征
7D04-T7451铝合金高温性能及组织变化特征伊琳娜;李国爱;王亮;李惠曲【摘要】通过高温拉伸、SEM、TEM等方法对7D04-T7451铝合金厚板在不同温度下的组织、性能变化及断裂行为进行试验研究.结果表明,随拉伸温度升高,合金的强度降低,伸长率随温度增加而逐渐增加;在较低温度拉伸时,出现了二次析出的现象;当温度超过150℃后,晶内析出相发生了粗化;随温度升高,合金断口逐渐由以位错滑移为主的层片状沿晶断裂转变为以基体/析出相滑脱为主的韧窝断口.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2017(045)010【总页数】6页(P61-66)【关键词】7D04-T7451铝合金;高温拉伸;拉伸性能;微观组织;断口【作者】伊琳娜;李国爱;王亮;李惠曲【作者单位】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院,北京100095;中国航空工业集团公司北京航空材料研究院,北京100095;中国航空工业集团公司北京航空材料研究院,北京100095;中国航空工业集团公司北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG146.21Al-Zn-Mg-Cu系铝合金由于具有高的比强度、良好的热加工性能、较好的耐蚀性能和较高的韧性等优点[1-4]，可用做主承力结构材料，广泛应用于航空航天领域。
7D04铝合金是我国在俄罗斯1973铝合金的基础上，结合现有设备，通过改进成分及工艺所研制的新一代Al-Zn-Mg-Cu系高纯铝合金，该系铝合金具有优良的常规力学性能、优异的疲劳性能、断裂韧性和良好的冷加工成形性能等，适合于生产大规格挤压壁板、预拉伸厚板及大尺寸锻件。
采用7D04铝合金替代国内目前普遍使用的7A09铝合金，可在强度不降低的前提下使断裂韧性提高10%～15%，抗疲劳裂纹扩展能力降低约低20%～40%[5]。
目前众多研究者也针对该合金开展了很多研究工作，取得了一些成果，但主要集中在合金的热处理工艺方面[5-7]，对该合金在服役过程中可能经受的高温环境以及高温环境下的组织性能变化所开展的研究工作较少，因此，本试验拟模拟该合金可能经受的高温环境，通过高温拉伸来研究7D04-T7451铝合金厚板在不同温度下的性能及组织变化规律，为该合金在飞机应用的环境选择与控制提供借鉴。
实验室加速腐蚀环境下7050-T7451厚板疲劳性能研究
实验室加速腐蚀环境下7050-T7451厚板疲劳性能研究张红飞;赵连红;王浩伟【摘要】目的研究两种应力集中系数7050厚板铝合金材料在腐蚀环境下的腐蚀疲劳性能.方法开展7050厚板铝合金材料在3.5％NaCl盐水和油箱积水两种环境下的腐蚀疲劳实验,采用三参数式进行S-N曲线拟合分析不同应力集中系数、不同腐蚀环境对7050厚板铝合金材料疲劳性能的影响.结果腐蚀环境和应力集中系数都会对7050厚板铝合金材料的疲劳性能有影响,3.5％NaCl盐水和油箱积水两种腐蚀环境相较于应力集中系数对于降低材料疲劳性能的影响更大.结论减少7050厚板铝合金应力集中系数,加强7050厚板铝合金材料腐蚀防护对于提高材料抗疲劳性能有显著作用.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2019(016)001【总页数】5页(P77-81)【关键词】7050厚板铝合金材料;应力集中系数;腐蚀环境;疲劳性能【作者】张红飞;赵连红;王浩伟【作者单位】中国特种飞行器研究所结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室,湖北荆门 448035;中国特种飞行器研究所结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室,湖北荆门 448035;中国特种飞行器研究所结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室,湖北荆门 448035【正文语种】中文【中图分类】TG1727050铝合金材料的高抗剥落腐蚀性等诸多优点[1-2]在航空制造使用中发挥着重要作用。
通常以中厚板挤压件、自由锻件与模锻件的形式运用到飞机结构中。
随着飞机在沿海地区和海域的服役机会逐渐增多，长期的高盐雾、高湿热等严酷海洋环境极易引起7050铝合金材料腐蚀，同时作为主承力结构的7050厚板铝合金材料在应力和腐蚀环境双重作用易发生腐蚀疲劳损伤，导致结构腐蚀破坏，直接影响飞机安全和可靠性[3-5]。
李鸿鹏[6]在研究铝合金腐蚀疲劳进展中指出疲劳（裂纹）损伤占飞机各类机械损伤总数的30%，飞机结构在飞机服役过程中，在承受交变载荷作用的同时，会遭受不同腐蚀因素长期腐蚀作用，使飞机结构寿命大幅度降低。
7050-T7451_铝合金板材疲劳性能的厚度效应
第20卷第5期装备环境工程2023年5月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·33·7050-T7451铝合金板材疲劳性能的厚度效应聂凯1，王凡1，王强1，舒阳2，骆金威2（1.中航工业成都飞机设计研究所，成都 610091；2. 中航工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610091）摘要：目的研究不同厚度的7050-T7451铝合金板材疲劳性能表现出的厚度效应。
方法试验件从3种厚度规格（75、150、203 mm）板材的不同厚度位置取样，采用成组试验法进行3级应力–疲劳试验。
分析试验数据，发现并总结材料疲劳性能随板材厚度及取样厚度位置变化的演化规律。
结果所有厚度规格板材的表面层材料的疲劳性能均为最优，且不同厚度规格板材表面层材料的疲劳性能差异较小。
当板材的厚度较薄（75 mm）时，随着取样厚度位置变化，材料的疲劳性能差异较小；当板材的厚度较厚（150、203 mm）时，从表面层到中心层的材料疲劳性能呈非线性变化趋势，先变弱、后增强，疲劳寿命105循环对应的最大应力降低幅度最大为21%左右。
随着板材厚度的增加，疲劳性能最差的厚度层材料，疲劳寿命105循环对应的最大应力降低了20%左右。
结论随着板材的厚度增加，7050-T7451铝合金板材疲劳性能的厚度效应变得越来越强，即疲劳性能在厚度方向的不均匀性越来越明显。
工程师应在工程设计中考虑7050-T7451铝合金疲劳性能厚度效应对结构疲劳强度的影响。
关键词：7050-T7451；铝合金；板材；疲劳性能；厚度效应；不均匀性中图分类号：V252.2 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)05-0033-09DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.05.006Thickness Effect on Fatigue Property of 7050-T7451 Aluminum Alloy PlateNIE Kai1, WANG Fan1, WANG Qiang1, SHU Yang2, LUO Jin-wei2(1. A VIC Chengdu Aircraft Design and Research Institute, Chengdu 610091, China;2. A VIC Chengdu Aircraft Industrial (Group) Co., Ltd., Chengdu 610091, China)ABSTRACT: The work aims to study the thickness effect on fatigue property of 7050-T7451 aluminum alloy plates with dif-ferent thickness. The samples were taken from different locations along the thickness direction of three plates with different thickness (75 mm, 150 mm, and 203 mm). The grouping tests were performed for the three levels of stress-fatigue tests. By analyzing the fatigue test data, the variation law of fatigue property along the plate thickness and sampling thickness location was discovered and summarized. Among the three plates with different thickness, the fatigue strength of the surface layer was the best and varied slightly. For the plate with thickness of 75 mm, the fatigue property changed a little with the varying sam-pling thickness location. For the plates with thickness of 150 mm and 203 mm, the fatigue property showed nonlinear variation收稿日期：2022–12–19；修订日期：2023–02–23Received：2022-12-19；Revised：2023-02-23基金项目：航空工业成都飞机设计研究所预研项目Fund：Pre-Research Project of AVIC Chengdu Aircraft Design and Research Institute作者简介：聂凯（1992—），男，博士。