焊接速度对6061/7075异种铝合金脉冲MIG焊接接头组织性能及腐蚀行为的调控机制研究

为解决轨道交通轻量化设计中异种铝合金焊接接头性能不足的问题，研究人员采用ER5356焊丝开展6061/7075脉冲MIG（P-MIG）焊接研究。通过调控焊接速度（450-600 mm/min），发现500 mm/min时接头抗拉强度达185.99 MPa（6061基材的81.7%），且腐蚀电流密度最低。该研究为高铁等载具的轻量化焊接工艺优化提供了关键数据。

　　

随着轨道交通轻量化需求的日益增长，铝合金因其优异的比强度和耐腐蚀性成为关键结构材料。其中6061（Al-Mg-Si系）和7075（Al-Zn-Mg-Cu系）铝合金分别以良好焊接性和超高强度著称，但两者焊接时面临热影响区（HAZ）软化、热裂纹倾向以及腐蚀性能失衡等挑战。传统研究多聚焦于微观组织和力学性能，对焊接速度这一关键热输入参数如何影响异种接头腐蚀机制的认知仍存在空白。

为系统解析焊接速度对6061/7075异种接头性能的调控规律，华北水利水电大学机械学院的Shuai Li团队在《Journal of Materials Research and Technology》发表研究，采用脉冲金属惰性气体保护焊（P-MIG）配合ER5356焊丝（直径1.6 mm），在电流234 A、电压24.3 V条件下，系统考察了450-600 mm/min焊接速度对6 mm厚板材接头的影响。研究通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）结合能谱（EDS）解析微观组织，采用电化学工作站测试开路电位（OCP）和极化曲线（PS），并依据国标开展晶间腐蚀和剥落腐蚀实验。

3.1 焊缝成形

通过背宽比（R=B₁/P₁）分析发现，500 mm/min时R值达0.4837，熔池流动性最佳。600 mm/min时焊缝表面出现波纹状形貌，这是快速冷却导致表面张力梯度增大的结果。

3.2 微观组织

EPMA元素分布显示，7075侧热影响区存在Zn、Cu晶界偏聚，形成低电位AlCuMgZn相。500 mm/min时焊缝中心等轴枝晶尺寸最小（20-30 μm），而450 mm/min下粗大枝晶（50-80 μm）间分布着Mg₂Si和Al₂Cu等脆性相。

3.3 力学性能

硬度测试揭示6061-HAZ为最薄弱区（最低65 HV）。500 mm/min接头抗拉强度达峰值185.99 MPa，断口均匀分布5-10 μm韧窝。550 mm/min时7075-HAZ出现聚集气孔导致断裂位置转移。

3.4 腐蚀行为

电化学测试显示焊接区腐蚀电流密度（I_corr）最高（3.78×10^-6 A/cm²）。500 mm/min时电荷转移电阻（R_ct）达2.046 kΩ·cm²，优于其他组别。剥落腐蚀评级表明7075-HAZ达EB级，其层状剥落与晶界η相（MgZn₂）的选择性溶解直接相关。

该研究创新性地建立了焊接速度-组织-性能的关联模型，证实500 mm/min能平衡热输入与冷却速率，使接头强度保持基材81.7%的同时，剥蚀等级控制在EA级。研究为轨道交通异种铝合金焊接工艺选择提供了量化依据，后续可结合7075专用焊丝开发进一步优化性能。