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铝合金作为一种大型的结构材料,具有高的比强度、比刚度、良好的耐蚀性以及低密度等优点,现被广泛的应用于航空航天、海洋工程和车辆工程等领域。焊接是一种通过加热使工件局部熔化形成熔池,熔池冷却凝固后使材料(一般为金属)连接在一起的热加工方式。铝合金焊接通常采用铝镁焊丝,例如,ER5183、ER5356和ER5556等。但是这些焊丝焊后很难同时满足高强度和良好的耐蚀性,且焊后热处理在工件上难以实现。因此,对焊丝的开发提出了更高的要求。在铝合金焊丝中添加较为廉价的稀土元素Er,可以改善焊接接头的微观组织、力学性能和耐蚀性,使得微合金化铝合金焊丝逐渐成为近年来研究的热点。本文主要通过铸造和多道次轧制的方式制备了添加不同Er含量的Al-5.5Mg-1Zn和Al-5Mg-0.8Mn焊丝,使用非熔化极惰性气体保护焊(TIG)分别焊接7075-T651和5083-H116铝合金。通过力学性能测试、耐蚀性测试、X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等研究了Er对焊接接头的微观组织、力学性能和耐蚀性的影响。为Er微合金化铝镁焊丝提供了理论和实验基础,研究结果表明:(1)少量的Er元素以固溶的方式存在焊接接头中,当焊丝中的Er含量超过0.2wt%时,在焊后凝固时Er会聚集在固液界面前沿,会形成具有L12型的初生Al3Er相,该相可作为异质形核,细化焊接接头的晶粒尺寸。在自然时效过程中,固溶在基体中的Er会析出次生的纳米Al3Er第二相分布在焊接接头。(2)初生Al3Er相可以细化焊接接头的枝晶,使得焊接接头中的Mg、Zn原子的扩散距离变短,与铝形成金属间化合物的趋势减弱,因此,细化了焊接接头中沿晶界分布粗大的β(Mg5Al8)相和T[Mg32(Al,Zn)49]相,焊接接头的力学性能和耐蚀性得到显著提高。(3)Al-5.5Mg-1Zn焊丝焊接的7075铝合金板材的焊接接头中存在大量粗大的连续分布的T相,导致焊缝的力学性能和耐蚀性较差,而Al-5.5Mg-1Zn-0.6Er焊丝焊接的焊缝晶粒尺寸和T相被显著细化,因此,7075铝合金焊接接头的力学性能和耐蚀性得到明显的提升。(4)Al-5Mg-0.8Mn-0.4Er焊丝焊接5083铝合金,对应的焊接接头抗拉强度达到了250MPa,焊接系数为82.1%。Al-5.5Mg-1Zn-0.6Er焊丝焊接7075铝合金,对应的焊接接头抗拉强度为390MPa,焊接系数达到了71.5%;同时在3.5wt%NaCl溶液中慢应力腐蚀测试,抗拉强度达到了433MPa,21.5h断裂失效。Al-5.5Mg-1Zn-0.6Er是潜在的焊接7xxx系铝合金的焊丝成分,可以得到良好的焊后力学性能和耐蚀性。