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二 〇 一 三 年 六 月 摘 要 在航空航天、兵器及船舶等许多工业领域中，零部件受交变载荷的作用，在服役期内，其构件常常发生疲劳破坏，而结构发生疲劳破坏的主要部位往往是焊接接头。 本文研究了超声冲击技术对7A52铝合金焊接接头疲劳性能的影响。综述了7A52铝合金的性能和焊接方法、超声冲击的原理及装置组成，介绍了7A52铝合金的焊接方法及过程、超声冲击的方法及过程。最终就超声冲击技术对焊接接头的疲劳性能作出了进一步的研究与分析。 分析结果表明超声冲击方法对焊接接头疲劳强度的改善效果十分明显,能够极大的提高材料的疲劳寿命,极具实用价值同时发现,7A52铝合金；焊接接头；超声冲击技术；疲劳性能 目 录 第一章 绪论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 Al-Zn-Mg系铝合金的概述 1 1.2.1 7A52铝合金的发展 2 1.2.2 7A52铝合金焊接研究现状 2 1.3 超声冲击技术的发展及研究现状 3 1.4 超声冲击对焊接接头疲劳性能的影响 4 1.5 本文研究内容 5 第二章 试验材料及过程 6 2.1 试样材料 6 2.2 试验装置 6 2.2.1 焊接试验装置 6 2.2.2 超声冲击装置 7 2.3疲劳试验装置 8 2.3 试验工艺 8 2.3.1 焊前准备 8 2.3.2 焊接方法及参数 9 2.3.3 焊后处理 10 2.4 超声冲击技术工艺及参数 10 2.5 金相试样的制备 11 2.6 疲劳性能测试 12 第三章 试验结果及分析 14 3.1 超声冲击前、后焊缝宏观变化结果 14 3.2 冲击前、后焊缝显微组织观察与对比分析 14 3.3 冲击前、后焊接接头疲劳性能的分析 15 第四章 结 论 18 参考文献 19 谢 辞 21 7A52铝合金属于Al-Zn-Mg系高强可焊铝合金,在其连接技术中应用最多的是熔焊技术,其中以TIG焊(钨极惰性气体保护电弧焊)和MIG焊(熔化极惰性气体保护电弧焊)应用最广。由于其具有优良的综合性能，已经被广泛应用与航空航天、兵器领域中，作为坦克的装甲、炮架和各种装备中。我国在20世纪80年代初到现在，对7A52铝合金板材上已经应用成熟，然而在焊接接头上，出现诸多问题。是由于铝合金吸氢能力很强，因此在焊接完成后接头处容易出现气孔，并且由于线膨胀系数大，在接头处容易产生残余的拉应力，而且焊接接头变形和裂纹的倾向较大，从而会降低7A52铝合金焊接接头疲劳性能。 为了进一步提高7A52铝合金双丝MIG焊后的综合性能，完善其不足之处，从而采用超声冲击技术对其表面进行处理，改善接头的表面组织，加强表层性能，提高整体性能。当采用超声冲击技术可以使其表层产生一层塑性变形层，使焊接接头的表层发生微观变形和残余应力分布情况发生改变，从而提高材料综合的力学性能和服役的行为。最近几年，盛永华[]在研究中发现，超声冲击处理后，金属焊接接头的表面组织得到大大细化，在采用合适的工艺参数下，能获得具有一定厚度的结构表层。相比于焊态的焊接接头，经过超声冲击处理后的焊接接头，其表面显微硬度高于心部，疲劳寿命也有所延长。 尽管如此，对7A52铝合金双丝MIG焊接接头进行超声冲击处理却极为罕见，对7A52铝合金焊接接头的疲劳性能研究也更为少见。因此本文就超声冲击处理7A52铝合金双丝MIG焊接接头进行研究，从焊接接头的表层晶粒大、变形层深度及表面硬度方面进行优化，掌握不同的参数、组织、性能之间的关系，为超声冲击技术的实际应用奠定理论基础，并且具有一定的实用价值和理论意义。 1.2 Al-Zn-Mg系铝合金的概述 Al-Zn-Mg系列（又简称7000系）铝合金的发展可追溯到20世纪20年代，1923年-1924年，德国科学家B.赞杰尔和K.明斯涅尔发现了Al-Zn-Mg合金经淬火和时效后具有高的强度，并认为这是合金中形成了MgZn2的相的结果。后来又发现其抗应力腐蚀性能太差，一直没有得到实际应用。长期以来人们对Al-Zn-Mg铝合金失去了兴趣。从30年代到第二次世界大战期间，各国在研究中发现Cu能显著提高抗应力腐蚀性能（SCC）和改善合金力学性能，因此竞相发展Al-Zn-Mg-Cu系合金。直到现在仍在广泛应用于航空事业。九十年代伊拉克战争中美英联军采用的渡河桥梁装备采用的主要是中强可焊铝锌镁合金系列[]。目前为提高焊接用Al-Zn-Mg系列铝合金的焊接性能和强度，主要开展提高锌、镁的含量和开发新的热处理工艺及合金的抗应力腐蚀性能。 1.2.1 7A52铝合金的发展 7A52铝合金是高强铝合金，具有优异的使用性能和工艺性能。20世纪80年代初，东北轻合金加工厂开始研制开发了7A52铝合金，该合金属于Al-Zn-Mg系装甲