·616 工程科学学报，第42卷，第5期 a (b) 动态再结晶，因此发生变形晶粒的内部包含了更 NZTMZA HAZ BM 高密度的位错，如图6(c)和6(d)所示.HAZ组织 特征呈现为部分变形态晶粒，部分在固溶淬火处 理过程中发生了静态再结晶.由于发生了静态再 1000m 1000μm 结晶，因此位错密度下降，如图6(e)和6(f) 图42#合金FSW接头.(a)横截面形貌：(b)区域划分 Fig.4 FSW joints for Alloy 2:(a)cross-sectional appearances;(b) b divided zones a) b 50 um 50m (c) (d) WNZ TMAZ TMAZ 100um 100m ) 图61#和2#合金FSW接头位错观察.(a,b)WNZ:(c,d)TMAZ: (e,f)HAZ:其中.1#合金(ac,e).2#合金(b,d,f) Fig.6 Dislocations observation of the FSW joints for Alloy 1 and Alloy 2:(a,b)WNZ,(c,d)TMAZ,(e,f)HAZ;among them,Alloy 1#(a,c,e) 100m 100m and Alloy 2#(b,d,f) 图51#和2#合金FSW接头的金相显微组织.(a,b)WNZ:(c,d)TMAZ: 图7为1#合金和2#合金FSW接头组织的选 (e,f)HAZ:其中，1#合金(a,c,e),2#合金(b,d,f) Fig.5 Optical microstructure of the FSW joints for Alloy 1 and Alloy 2: 区电子衍射花样和析出相形貌观察.由图7(a)和 (a,b)WNZ;(c,d)TMAZ;(e,f)HAZ;among them,Alloy 1#(a,c,e) 7(b)可见，WNZ区的选区电子衍射花样在[O01A1 and Alloy 2#(b,d,f) 晶带轴上没有看到主要强化相的特征衍射斑点， 小.研究工作表明0，Sc元素可以显著细化铸态晶 仅在100}位置可见AlZr/Al3(Sc,Zr)粒子的特征衍 粒组织，在经历相同的加工变形和热处理工艺后 射斑点.对WNZ区的析出相形貌进行透射电镜观 组织也更加细小：而2#合金WNZ和TMAZ区域 察，仅偶然可见已经粗化了的n相.WNZ区为动 的晶粒尺寸也比1#合金的细小，则与含Sc粒子和 态再结晶组织，Mahoney等和Su等2认为，WNZ 位错等亚结构的交互作用有关 区在焊接过程经历的瞬时峰值温度超过480℃， 2.3A-Zn-Mg-Cu-Zr-(Sc)合金FSW接头的透 高温使得析出相回溶到基体中，如果冷却条件合 射电镜组织 适，析出相将会在冷却过程中重新析出.然而，在 图6为利用透射电子显微镜观察到的1#合金 本工作中，焊接速度为300 mm:min,在冷却速率 和2#合金FSW接头组织中的位错形貌.由图6(a) 较快的情况下，并没有发生析出相的重新析出，而 和6(b)可见，WNZ虽然在摩擦热和机械力的作用 是由于焊接速度较快，部分析出相来不及回溶而 下呈现为动态再结晶组织，但是亚结构并未完全 在热作用下发生长大，少量残留于组织中 消失，晶粒内部依然保留了一定数量的位错.在搅 图7(c)和7(d)分别为1#合金和2#合金TMAZ 拌头向前推进的过程中，TMAZ区域的金属也经 的选区电子衍射花样和析出相形貌观察，在 历了热与机械力的双重作用，该区域的塑性变形 [1I1]Au晶带轴上可以清晰地看到n相的特征衍射 产生的应变以及热导致的升温不足以使组织发生 斑点出现在1/6{220}、3/6{220}、5/6{220)位置.在小. 研究工作表明[20] ，Sc 元素可以显著细化铸态晶 粒组织，在经历相同的加工变形和热处理工艺后 组织也更加细小；而 2#合金 WNZ 和 TMAZ 区域 的晶粒尺寸也比 1#合金的细小，则与含 Sc 粒子和 位错等亚结构的交互作用有关. 2.3    Al−Zn−Mg−Cu−Zr−(Sc) 合金 FSW 接头的透 射电镜组织 图 6 为利用透射电子显微镜观察到的 1#合金 和 2#合金 FSW 接头组织中的位错形貌. 由图 6（a） 和 6（b）可见，WNZ 虽然在摩擦热和机械力的作用 下呈现为动态再结晶组织，但是亚结构并未完全 消失，晶粒内部依然保留了一定数量的位错. 在搅 拌头向前推进的过程中，TMAZ 区域的金属也经 历了热与机械力的双重作用，该区域的塑性变形 产生的应变以及热导致的升温不足以使组织发生 动态再结晶，因此发生变形晶粒的内部包含了更 高密度的位错，如图 6（c）和 6（d）所示. HAZ 组织 特征呈现为部分变形态晶粒，部分在固溶淬火处 理过程中发生了静态再结晶. 由于发生了静态再 结晶，因此位错密度下降，如图 6（e）和 6（f）. 图 7 为 1#合金和 2#合金 FSW 接头组织的选 区电子衍射花样和析出相形貌观察. 由图 7（a）和 7（b）可见，WNZ 区的选区电子衍射花样在 [001]Al 晶带轴上没有看到主要强化相的特征衍射斑点， 仅在{100}位置可见 Al3Zr/Al3 (Sc,Zr) 粒子的特征衍 射斑点. 对 WNZ 区的析出相形貌进行透射电镜观 察，仅偶然可见已经粗化了的 η 相. WNZ 区为动 态再结晶组织，Mahoney 等[19] 和 Su 等[21] 认为，WNZ 区在焊接过程经历的瞬时峰值温度超过 480 ℃ ， 高温使得析出相回溶到基体中，如果冷却条件合 适，析出相将会在冷却过程中重新析出. 然而，在 本工作中，焊接速度为 300 mm·min−1，在冷却速率 较快的情况下，并没有发生析出相的重新析出，而 是由于焊接速度较快，部分析出相来不及回溶而 在热作用下发生长大，少量残留于组织中. 图 7（c）和 7（d）分别为 1#合金和 2#合金 TMAZ 的 选 区 电 子 衍 射 花 样 和 析 出 相 形 貌 观 察 ， 在 [111]Al 晶带轴上可以清晰地看到 η 相的特征衍射 斑点出现在 1/6{220}、3/6{220}、5/6{220}位置. 在 WNZ TMZA HAZ BM 1000 μm (b) 1000 μm (a) 图 4    2#合金 FSW 接头. （a） 横截面形貌；（b） 区域划分 Fig.4     FSW  joints  for  Alloy  2:  (a)  cross-sectional  appearances;  (b) divided zones 50 μm (a) 50 μm (b) WNZ TMAZ 100 μm (c) TMAZ WNZ 100 μm (d) 100 μm (e) 100 μm (f) 图 5    1#和2#合金 FSW 接头的金相显微组织. （a, b） WNZ；（c, d） TMAZ； （e, f） HAZ；其中，1#合金（a, c, e），2#合金（b, d, f） Fig.5    Optical microstructure of the FSW joints for Alloy 1 and Alloy 2: (a, b) WNZ; (c, d) TMAZ; (e, f) HAZ; among them, Alloy 1# (a, c, e) and Alloy 2# (b, d, f) 1 μm (a) 0.5 μm (b) 1 μm (c) 0.5 μm (d) 1 μm (e) 0.5 μm (f) 图 6    1#和 2#合金 FSW 接头位错观察. （a, b） WNZ；（c, d） TMAZ； （e, f） HAZ；其中，1#合金（a, c, e），2#合金（b, d, f） Fig.6    Dislocations observation of the FSW joints for Alloy 1 and Alloy 2: (a, b) WNZ, (c, d) TMAZ, (e, f) HAZ; among them, Alloy 1# (a, c, e) and Alloy 2# (b, d, f) · 616 · 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期