[发明专利]一种7XXX系铝合金挤压材的搅拌摩擦焊加工方法

说明书

一种7XXX系铝合金挤压材的搅拌摩擦焊加工方法，其特点是：首先，将7XXX系铝合金挤压成挤压材，然后进行在线固溶淬火，且淬火后7XXX系铝合金挤压材的温度不高于100℃；接着，将7XXX系铝合金挤压材升温至100℃～120℃，保温时间2～12h，然后自然冷却至室温；再接着，将7XXX系铝合金挤压材进行搅拌摩擦焊，且焊接后将焊缝区快速冷却至150℃～180℃，然后整体自然冷却至室温。本发明通过焊前热处理以及搅拌摩擦焊过程中热输入量的控制，从而能有效调控焊接头沉淀强化相的状态，改善焊接头的力学性能，而且本发明省去了焊后时效处理的步骤，缩短了生产流程，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及7XXX系铝合金挤压材焊接加工领域，具体是涉及一种7XXX系（Al-Zn-Mg-（Cu））高强铝合金挤压板材的搅拌摩擦焊加工方法。

背景技术

7XXX系（Al-Zn-Mg-（Cu））铝合金是一种高强铝合金，具有比强度高，韧性、耐腐蚀性好等特点，被广泛应用于航空航天、交通运输等领域，尤其是作为汽车轻量化材料具有广阔的应用前景。然而，在汽车领域应用中，不可避免地需要对7XXX系铝合金材料进行焊接。7XXX系铝合金常用的焊接方法为MIG焊（熔化极气体保护焊），而MIG焊极易造成合金元素烧损，从而出现热裂纹、气孔等缺陷，焊接头的性能往往无法满足应用要求。搅拌摩擦焊是一种固相连接方法，可以有效避免熔化焊出现的一系列缺陷，在焊接铝合金材料时工艺窗口较宽，接头力学性能可达母材的80%-90%，已成为拓展7XXX系铝合金材料应用领域的一项重要技术。

7XXX系铝合金是一种典型的热处理可强化型铝合金，其强化机制为沉淀相（主要为GP区和η′（MgZn₂）相）弥散强化，而达到这种弥散强化效果需要通过对材料进行适当的热处理。然而，在对7XXX系铝合金进行搅拌摩擦焊的过程中，搅拌头高速旋转与待焊材料摩擦生热，该热量可造成待焊材料沉淀强化相发生溶解或粗化，导致材料的硬度和强度下降。为改善这种情况，专利号为201510139804.4的中国发明专利公开了一种改善7XXX系铝合金搅拌摩擦焊接头质量和力学性能的方法，该方法将7XXX系铝合金搅拌摩擦焊接后的冷却过程控制与后续时效过程相结合，既改善了焊接头质量，又有效地调控了焊接头中沉淀强化相的状态，提高了焊接头的力学性能。但该方法的局限性在于，在实际生产中，焊接后零件结构往往较为复杂，难以对焊件进行批量热处理，生产效率低，且焊后热处理流程较长，不利于7XXX系铝合金搅拌摩擦焊在汽车等领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种7XXX系铝合金挤压材的搅拌摩擦焊加工方法，该方法利用合适的焊前热处理技术与搅拌摩擦焊的热输入相结合，在焊接头中获得尽可能多的沉淀强化相，从而使焊接头无需进行后续热处理便获得可接受的力学性能，缩短了生产流程，提高了生产效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的7XXX系铝合金挤压材的搅拌摩擦焊加工方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一：将7XXX系铝合金挤压成挤压材，然后进行在线固溶淬火，且淬火后7XXX系铝合金挤压材的温度不高于100℃；而且，7XXX系铝合金由以下质量百分比的成分组成：Zn 6～6.5%，Mg 1～1.5%，Cu 0.2～0.8%，余量为Al和其它不可避免的杂质，其它不可避免的杂质单个＜0.1%，总量＜0.2%；

步骤二：将7XXX系铝合金挤压材升温至100℃～120℃，保温时间2～12h，然后自然冷却至室温；

步骤三：将7XXX系铝合金挤压材进行搅拌摩擦焊，且焊接后将焊缝区快速冷却至150℃～180℃，然后整体自然冷却至室温。

上述步骤一中，挤压温度为425℃～475℃，挤压比为90～150，挤压速度为1～2m/min，固溶温度为425℃～475℃。