A-UIT復(fù)合處理對7075鋁合金激光焊接頭摩擦磨損性能的影響

丁亞茹，陳芙蓉

A-UIT復(fù)合處理對7075鋁合金激光焊接頭摩擦磨損性能的影響

丁亞茹1,2，陳芙蓉1

（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，呼和浩特 010070）

研究時(shí)效-超聲沖擊（A-UIT）復(fù)合處理方法對鋁合金激光焊縫耐磨性的影響。對7075鋁合金激光焊縫進(jìn)行時(shí)效處理、超聲沖擊處理、A-UIT復(fù)合處理，對比時(shí)效處理、超聲沖擊處理、A-UIT復(fù)合處理后焊縫的表面硬度、表面粗糙度、3D形貌及掃描顯微組織，并分析A-UIT復(fù)合處理、時(shí)效處理和超聲沖擊處理對焊縫耐磨性能的影響及機(jī)理。超聲沖擊處理的焊縫與焊態(tài)進(jìn)行比較，粗糙度減小了8.65 μm，表面硬度增大了47HV，摩擦系數(shù)降低了0.17，磨損率降低了70%；6、24、32 h時(shí)效處理后的粗糙度分別比焊態(tài)減小了10.18、4.19、5.88 μm，表面硬度比焊態(tài)高出37、55、44HV，平均摩擦系數(shù)比焊態(tài)降低0.10、0.08、0.09，磨損率比焊態(tài)低51%、54%、61%；6、24、32 h A-UIT復(fù)合處理分別與6、24、32 h時(shí)效處理相比，粗糙度減小了9.88、10.58、8.7 μm，表面硬度增大了43、44、31HV，平均摩擦系數(shù)降低了0.1、0.1、0.07，磨損率降低了35%、41%、27%。A-UIT復(fù)合處理焊縫主要以磨粒磨損為主，且存在局部剝層磨損。單獨(dú)時(shí)效處理焊縫主要以淺色的剝層磨損為主，且存在少量的磨粒磨損，磨損面積較大，并伴有少量的氧化磨損。時(shí)效和超聲沖擊處理均可有效提高焊縫的耐磨性能，超聲沖擊處理的作用要大于時(shí)效處理，摩擦系數(shù)比24 h時(shí)效處理小15.3%，磨損率為時(shí)效處理的36.1%。A-UIT復(fù)合處理后的焊縫在納米晶和時(shí)效強(qiáng)化相的共同作用下，比時(shí)效處理和超聲沖擊處理的焊縫耐磨性能提升更為明顯。24 h A-UIT復(fù)合處理后，焊縫的摩擦系數(shù)比24 h時(shí)效處理提高了28.5%，比超聲沖擊狀態(tài)提高了8.6%，磨損率比24 h時(shí)效處理提高了40.9%，比超聲沖擊狀態(tài)提高了76.9%。

時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理；納米晶；摩擦系數(shù)；粗糙度；激光焊；磨損率

鋁合金廣泛應(yīng)用于航空、航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，對其耐磨性能具有較高的要求[1-2]。光纖激光焊是鋁合金連接的一種常用焊接方法，具有速度快、變形小等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在焊接接頭軟化、硬度低、耐磨性差等現(xiàn)象[3-4]。目前，改善材料耐磨性的方法主要有表面涂層法、陽極氧化法、熱處理和超聲沖擊處理等方法。UL-HAQ、邵若男、MASASHI等[5-7]都通過利用不同的表面涂層技術(shù)提高了鋁合金的表面耐磨性。穆耀釗[8]等人通過研究微弧氧化和硬質(zhì)陽極氧化，得到表面陶瓷層，改善了鋁合金的耐磨性[5-8]。顏亮[9]研究了超聲沖擊對鋼軌耐磨性能的影響，得到超聲沖擊時(shí)間和振幅的增大，都可以提高材料的耐磨性。梁昊[10]采用超聲沖擊處理后，合金鋼表面形成了一層梯度細(xì)化結(jié)構(gòu)組織，研究發(fā)現(xiàn)低于500 ℃的形變強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化及表面氧化物都有提高材料耐磨性的作用。彭志剛等[11]在U75V鋼材上使用超聲沖擊處理，也得到了此結(jié)論。周洪洋[12]通過噴丸強(qiáng)化處理G h4169，得到納米晶，也有效地提高了材料的耐磨性。張令瑜[13]對Al-Si合金進(jìn)行了深冷-均勻化處理，結(jié)果顯示，組織細(xì)化與Si相的形貌改善，減小了合金的表面阻力，降低了摩擦系數(shù)。羅惠馨[14]研究了固溶過程中Al-Si-Cu-Mg合金中Si相尖角鈍化、圓整化在摩擦磨損過程中起到的潤滑作用，發(fā)現(xiàn)時(shí)效處理后，合金析出了大量強(qiáng)化相，這些都在一定程度上提高了材料的耐磨性。宋曉萍[15]對鋁合金進(jìn)行固溶處理，使材料表面粗糙度降低、硬度提高，進(jìn)而使材料的摩擦磨損性能提高。筆者認(rèn)為，超聲沖擊處理、時(shí)效處理相對涂層等技術(shù)，其工藝簡單、易操作，且對材料具有普適性。因此，本文研究了一種A-UIT復(fù)合處理（時(shí)效處理+超聲沖擊處理）新方法，將析出強(qiáng)化相和塑性變形作用相互疊加，以提高焊縫的硬度，降低其表面粗糙度，進(jìn)而提高焊縫的耐磨性。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用3 mm厚的7075鋁合金板材（經(jīng)T6處理），抗拉強(qiáng)度為575 MPa，具體化學(xué)成分如表1所示。

表1 7075鋁合金的化學(xué)成分

Tab.1 The chemical composition of 7075 aluminum alloy %

使用IPG Potonics公司生產(chǎn)的IPG YLS-10000型光纖激光器對3 mm厚7075鋁合金板材進(jìn)行焊接，如圖1所示。焊接方法采用對接焊，焊接方向垂直于鋁合金板軋制方向。使用強(qiáng)制成形板和卡具，保證焊接外觀質(zhì)量。

圖1 7075鋁合金激光焊示意圖

使用ZD hX4-8-600鋁合金熱處理爐進(jìn)行熱處理。470 ℃×1 h固溶處理后，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理溫度120 ℃，分別保溫6、24、32 h后進(jìn)行水冷（保溫至冷卻槽轉(zhuǎn)移時(shí)間小于10 s）。分別采用UIT-125型超聲沖擊設(shè)備對焊態(tài)、6 h時(shí)效處理、24 h時(shí)效處理、32 h時(shí)效處理后的焊接接頭進(jìn)行超聲沖擊處理，得到時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理試件，如圖2所示。

圖2 時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理示意圖

1.2 性能檢測及組織觀察

使用LSM700型號的ZEISS激光共聚焦顯微鏡觀察焊態(tài)、超聲沖擊處理態(tài)的焊縫表面的3D形貌。通過線切割將試件切割為20 mm×10 mm×3 mm的規(guī)格，使用上海泰明公司生產(chǎn)的顯微維氏硬度計(jì)（HXD-1000TM型）測量焊縫和母材的顯微硬度，從焊縫表面起每隔10 μm測量3個(gè)點(diǎn)的硬度值，直至190 μm納米層以下。使用RTEC MFT5000摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行往復(fù)球盤摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，如圖3所示。試件沿焊縫方向線切割成40 mm×8 mm，摩擦副直徑3.97 mm，沖程10 mm，總行程10 m，時(shí)間1000 s。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)中獲得摩擦系數(shù)，測量磨損前后試件的體積和質(zhì)量，計(jì)算單位磨損距離和單位摩擦載荷下的體積變化值，以獲得磨損率。使用日本電子6510掃描電鏡觀察摩擦試驗(yàn)后的顯微組織，并使用LSM700型號的ZEISS激光共聚焦顯微鏡觀察摩擦表面的3D形貌。

圖3 7075鋁合金激光焊縫往復(fù)球盤磨損示意圖

2 結(jié)果及分析

2.1 超聲沖擊處理對焊縫摩擦性能的影響

材料的摩擦磨損性能主要表征在摩擦系數(shù)，而摩擦系數(shù)受到材料表面粗糙度的影響。摩擦系數(shù)公式為伽利略誘導(dǎo)公式，如式(1)所示：

式中，為材料摩擦系數(shù)，為材料剛度，為材料溫度，為材料表面粗糙度。材料的剛度越大，表面粗糙度越小，則摩擦系數(shù)越小，材料的摩擦性能越好。

圖4a為激光焊的顯微組織圖，其為典型的鑄態(tài)顯微組織圖。由圖可知，焊縫表面不平整。圖4b為焊縫超聲沖擊處理后的顯微組織圖，可以看出表面平整，出現(xiàn)明顯的塑性流動，晶粒由表層向下169 μm處出現(xiàn)大量的塑性變形。

圖5為超聲沖擊處理后焊縫表面的TEM顯微組織。通過TEM電鏡檢測到多晶環(huán)，可以得知經(jīng)過超聲沖擊，表面產(chǎn)生大量均勻的納米晶，焊縫的表面硬度提高。

圖4 7075鋁合金激光焊縫超聲沖擊處理前后顯微組織圖

圖5 超聲沖擊處理后焊縫表面的TEM顯微組織

圖6為鋁合金激光焊縫超聲沖擊處理前后的粗糙度和3D形貌。如圖6b所示，7075鋁合金激光焊縫呈現(xiàn)明顯的魚鱗狀，表面出現(xiàn)起伏的狀態(tài)，測得其3處粗糙度，取平均值為43.18 μm（圖6a）。如圖6d所示，經(jīng)過超聲沖擊處理后，雖然會導(dǎo)致表面的凹凸不平，出現(xiàn)沖擊峰和凹口，但尺寸都比焊態(tài)的凹凸處小很多，而且沖擊峰和凹坑的過度更加圓滑，測得其3處粗糙度，取平均值為34.53 μm（圖6c），比焊態(tài)的粗糙度小8.65 μm。根據(jù)公式(1)，超聲沖擊處理后，焊縫的摩擦系數(shù)因表面粗糙度的降低而下降，耐磨度提高。

圖6 7075鋁合金激光焊縫超聲沖擊處理前后的粗糙度和3D形貌

2.2 時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理后摩擦磨損面的顯微組織

表2為各處理工藝下的焊縫表面粗糙度。對比焊縫表面的平均粗糙度，由于固溶處理使焊縫表面存在的相熔入基體中，時(shí)效處理后析出相的相對尺寸較小，所以時(shí)效處理后焊縫表面粗糙度降低。時(shí)效處理6 h（A6）后主要出現(xiàn)GP區(qū)（即時(shí)效過程中的溶質(zhì)原子團(tuán)聚區(qū)），時(shí)效處理24 h（A24）、32 h（A32）析出了大量的η'。由于η'的析出，時(shí)效處理24、32 h的表面粗糙度分別比時(shí)效處理6 h的表面粗糙度大5.99、4.3 μm。經(jīng)過時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理后，焊縫的表面粗糙度明顯小于時(shí)效處理，時(shí)效24 h-超聲沖擊復(fù)合處理（A24+U）和時(shí)效32 h-超聲沖擊復(fù)合處理（A32+U）的表面粗糙度分別比時(shí)效6 h-超聲沖擊復(fù)合處理（A6+U）的表面粗糙度大5.29、5.48 μm。

表2 各處理工藝下的表面粗糙度

Tab.2 Surface roughness under each treatment process

圖7a—c為經(jīng)120 ℃下6、24、32 h時(shí)效處理的試件焊縫的摩擦磨損3D形貌，可以發(fā)現(xiàn)，均出現(xiàn)較為均勻、細(xì)長的亮面痕跡，凹凸比較均勻。圖7d—f分別為經(jīng)120 ℃下6、24、32 h時(shí)效與超聲沖擊復(fù)合處理的試件焊縫的摩擦磨損3D形貌，結(jié)果顯示，中間出現(xiàn)寬大連續(xù)的凸出亮面痕跡。

圖8a—c為時(shí)效處理后焊縫的摩擦磨損面顯微組織圖。可以看出，大部分以淺色的剝層磨損為主，磨面存在少量深色的犁溝，即少量的磨粒磨損，磨損面積較大，并伴有少量的氧化磨損。圖8d—f為經(jīng)120 ℃下6、24、32 h時(shí)效與超聲沖擊復(fù)合處理后焊縫的摩擦磨損顯微組織圖。經(jīng)120 ℃下6 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理后，磨面上有少量的顆粒物，并伴隨明顯的撕裂，表現(xiàn)出較為明顯的剝層磨損。經(jīng)120 ℃下24 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理后，磨面上以磨粒磨損為主，且存在局部剝層磨損。經(jīng)120 ℃下32 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理后，磨面上依然存在大量犁溝，但剝層磨損明顯增多。

圖7 磨損試驗(yàn)后焊縫磨面的3D形貌圖

圖8 磨損試驗(yàn)后焊縫磨面的顯微組織圖

2.3 表面硬度

表面硬度的提高可以較大程度上降低摩擦系數(shù)、磨損率及磨損量。對比各參數(shù)下的硬度（圖9），時(shí)效處理、UIT（超聲沖擊處理）對焊縫硬度的影響較大。7075鋁合金激光焊焊縫的硬度可達(dá)120HV，經(jīng)時(shí)效處理后的焊縫的硬度提高，最大值出現(xiàn)在24 h時(shí)效處理，達(dá)到160HV，與后文摩擦系數(shù)和磨損率及磨損質(zhì)量的變化規(guī)律一致。時(shí)效+超聲沖擊處理后的硬度對比時(shí)效處理后的硬度再次提高，最大值出現(xiàn)在A24+UIT（時(shí)效24 h-超聲沖擊復(fù)合）處理后，達(dá)到219HV，超過母材的硬度。時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理后的硬度由表面向焊縫內(nèi)部逐漸降低，當(dāng)越過納米層后，硬度與時(shí)效處理后的硬度幾乎相同。

圖9 各處理方法下焊縫表面的顯微硬度

2.4 時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理對摩擦系數(shù)的影響

2.4.1 時(shí)效處理及超聲沖擊處理對摩擦系數(shù)的影響

不同的時(shí)效時(shí)間下，材料的摩擦系數(shù)如圖10a所示，A6、A24、A32分別為120 ℃下6、24、32 h時(shí)效處理試件的摩擦系數(shù)?？梢钥闯?，隨著摩擦實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長，試樣與摩擦副之間的接觸由點(diǎn)過渡到面，表面粗糙度對摩擦系數(shù)的影響減弱，摩擦系數(shù)逐漸降低，到600 s后，摩擦系數(shù)變化不大。120 ℃下6、24、32 h時(shí)效處理試件的平均摩擦系數(shù)分別為0.43、0.45、0.44，比焊態(tài)的平均摩擦系數(shù)低0.1、0.08、0.09。這主要是由于，時(shí)效處理使表面粗糙度降低和硬度提高，進(jìn)而使摩擦系數(shù)提高，而時(shí)效處理24 h和32 h析出了強(qiáng)化相，提高了焊縫的硬度，但強(qiáng)化相的存在同時(shí)提高了焊縫的表面粗糙度，在表面粗糙度和硬度的共同作用下，時(shí)效處理6、24、32 h的摩擦系數(shù)相近。如圖10b所示，U、A6+U、A24+U、A32+U分別為超聲沖擊處理及120 ℃下6、24、32 h時(shí)效與超聲沖擊復(fù)合處理）的摩擦系數(shù)均呈現(xiàn)下降的趨勢，平均摩擦系數(shù)分別為0.38、0.33、0.35、0.37，比焊態(tài)的平均摩擦系數(shù)分別低0.17、0.20、0.18、0.16，比時(shí)效處理作用效果明顯。時(shí)效處理和超聲沖擊處理復(fù)合作用下，表面納米化、強(qiáng)化相的作用消失，表面摩擦系數(shù)主要表現(xiàn)出超聲沖擊處理的作用效果，超聲處理時(shí)間相同，得到的納米層厚度相同，摩擦系數(shù)相近。

圖10 各處理工藝下焊縫表面的摩擦系數(shù)

2.4.2 時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理對摩擦系數(shù)的影響

如圖11a所示，對比A6和A6+U的摩擦系數(shù)，200 s內(nèi)，A6的摩擦系數(shù)變化比較平穩(wěn)，而A6+U的摩擦系數(shù)由0.46變?yōu)?.50；200 s以后，A6的摩擦系數(shù)降低，而A6+U的摩擦系數(shù)變化比較平穩(wěn)。A6的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)大于A6+U，在1000 s時(shí)，二者摩擦系數(shù)接近。這主要是因?yàn)闀r(shí)效處理后，焊縫表面的形貌和粗糙度與焊態(tài)保持一致，超聲沖擊處理后的試樣的粗糙度遠(yuǎn)小于時(shí)效狀態(tài)。超聲沖擊處理后，表面凹凸不平對摩擦性能的影響較快地減弱，而焊態(tài)本身的表面形貌對摩擦性能的影響持續(xù)很長時(shí)間。梯度表面強(qiáng)化層效應(yīng)逐漸凸顯，即試樣與摩擦副之間從點(diǎn)接觸過渡到面接觸，從而試樣與摩擦副之間的有效接觸面積相應(yīng)增大。這樣，在表面粗糙度和梯度納米強(qiáng)化層的綜合作用下，隨著載荷的增加，在干滑動摩擦下，試樣的摩擦系數(shù)逐漸降低。

圖11 時(shí)效處理與時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理的摩擦系數(shù)對比

圖11b為A24、A24+U的摩擦系數(shù)，圖11c為1000 s內(nèi)A32、A32+U的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)變化規(guī)律都呈現(xiàn)出：小于200 s時(shí)，時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理狀態(tài)的摩擦系數(shù)減小，時(shí)效狀態(tài)的摩擦系數(shù)變化比較平穩(wěn)；200 s以后，時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理狀態(tài)的摩擦系數(shù)變化較為平穩(wěn)；最后時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理狀態(tài)和時(shí)效狀態(tài)的摩擦系數(shù)變化基本相同。超聲沖擊誘發(fā)的試樣表面凹凸不平（即粗糙度）對于摩擦性能的影響逐漸減弱，梯度表面強(qiáng)化層效應(yīng)逐漸凸顯，同時(shí)試樣與摩擦副之間的有效接觸面積相應(yīng)增大。最后在1000 s左右時(shí)，磨損層厚度已經(jīng)超過超聲沖擊處理產(chǎn)生的納米層厚度，納米層對摩擦系數(shù)的作用消失，此時(shí)的摩擦系數(shù)與未經(jīng)過超聲沖擊處理的摩擦系數(shù)幾乎相等。

2.5 磨損率分析

圖12為摩擦磨損試驗(yàn)后，各處理工藝焊縫的磨損率。焊態(tài)焊縫的磨損率為0.000 528 mm2/N，超聲沖擊處理焊縫的磨損率為0.000 156 mm2/N，比焊態(tài)降低了70%。6、24、32 h固溶時(shí)效處理試件的磨損率分別比焊態(tài)降低了51%、54%、61%。24 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理的磨損率比焊態(tài)降低了72%。時(shí)效處理、超聲沖擊處理、時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理均可以有效地降低磨損率，提高耐磨性。時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理對耐磨性的影響高于超聲沖擊處理，但超聲沖擊處理、時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理的作用都比時(shí)效處理的效果明顯。6 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理比6 h時(shí)效處理的磨損率降低了35%，24 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理比24 h時(shí)效處理的摩損率降低了41%，3 h時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理比32 h時(shí)效處理的摩損率降低了27%。

圖12 各處理工藝下焊縫表面磨損率

對比各處理工藝下的磨損質(zhì)量，如表3所示。時(shí)效+超聲沖擊復(fù)合處理后的磨損質(zhì)量遠(yuǎn)小于時(shí)效處理后的磨損質(zhì)量，磨損率、磨損質(zhì)量和摩擦系數(shù)變化規(guī)律基本相同。

表3 各處理工藝下焊縫表面磨損質(zhì)量

Tab.3 Wear weight of weld surface under each treatment method

3 結(jié)論

1）超聲沖擊處理使焊縫表面產(chǎn)生塑性變形，生成納米晶，使焊縫的表面粗糙度降低了8.65 μm，焊縫的表面硬度提高了47HV，進(jìn)而使焊縫的摩擦系數(shù)降低了0.37，磨損率降低了70%。

2）時(shí)效處理過程中，固溶處理使焊縫表面存在的相熔入基體，減小了表面粗糙度，時(shí)效6、24、32 h處理后的粗糙度分別降低了10.18、4.19、5.88 μm。時(shí)效過程中析出了強(qiáng)化相，提高了焊縫的硬度，時(shí)效6、24、32 h處理后的表面硬度分別提高了37、55、44HV，進(jìn)而使得焊縫的摩擦系數(shù)和磨損率降低。時(shí)效6、24、32 h處理后的平均摩擦系數(shù)分別降低了0.10、0.08、0.09，磨損率分別降低了51%、54%、61%。

3）時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理后的焊縫在表面?169 μm處受到的超聲沖擊作用尤為明顯，摩擦系數(shù)和磨損率明顯降低；169 μm以下，超聲沖擊處理的效果明顯降低，時(shí)效處理起主導(dǎo)作用，摩擦系數(shù)依然降低，但其值基本與單獨(dú)時(shí)效處理的值相同。時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理提高焊縫耐磨性的效果高于時(shí)效處理，6、24、32 h時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理后的平均摩擦系數(shù)分別比時(shí)效6、24、32 h處理后降低了0.1、0.1、0.07，磨損率比時(shí)效處理后分別降低了35%、41%、27%。

4）時(shí)效-超聲沖擊復(fù)合處理后，焊縫的3D形貌呈現(xiàn)出寬大的長條狀亮面，磨損面主要以磨粒磨損為主，且存在局部剝層磨損。單獨(dú)時(shí)效處理的焊縫3D形貌出現(xiàn)細(xì)小的亮條，磨面主要以淺色的剝層磨損為主，且存在少量深色的犁溝（即少量的磨粒磨損），磨損面積較大，并伴有少量的氧化磨損。

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Effect of A-UIT on the Friction and Wear Properties of 7075 Aluminum Alloy Laser Welded Joint

1,2,1

(1.School of Materials Science and Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China; 2.Inner Mongolia Technical College of Mechanics and Electrics, Hohhot 010070, China)

The work aims to study the effect of aging-ultrasonic impact composite treatment (A-UIT) on the wear properties of laser welding of aluminum alloy. The method is to treat the laser weld of 7075 aluminum alloy by aging treatment, ultrasonic impact treatment and A-UIT composite treatment. The surface hardness, the surface roughness, the 3D morphology and the scanning microstructure of the weld were compared after aging treatment, ultrasonic impact treatment and A-UIT composite treatment. The effect and mechanism of A-UIT composite treatment, aging treatment and ultrasonic impact treatment on the wear resistance of weld are analyzed. The results show that the roughness of the weld treated by ultrasonic impact is 8.65 μm smaller than that of the untreated weld, the surface hardness of the weld treated by ultrasonic impact is 47HV higher than that of the untreated weld, the friction coefficient of the weld treated by ultrasonic impact is 0.17 lower than that of the untreated weld, and the wear rate of the weld treated by ultrasonic impact is 70% lower than that of the untreated weld. After 6, 24 and 32 h aging treatment, the roughness is 10.18, 4.19 and 5.88 μm smaller than the welding. The surface hardness is 37, 55 and 44 HV higher than the welding. The average wear coefficient is 0.10, 0.08 and 0.09 lower than the welding. The wear rate is 51%, 54% and 61% lower than the welding. Compared with the aging treatment of 6, 24 and 32 hours, the roughness of A-UIT composite treatment is 9.88, 10.58 and 8.7 μm smaller, the surface hardness is 43, 44 and 31HV higher, the average friction coefficient is 0.1, 0.1 and 0.07 lower, and the wear rate is 35%, 41% and 27% lower. The wear of A-UIT composite treatment weld is mainly abrasive wear, and there is local delamination wear. The single aging treatment weld is mainly light color delamination wear, and there is a small amount of abrasive wear, with large wear area and a small amount of oxidation wear. Both the aging treatment and UIT can effectively improve the wear resistance of the laser weld of 7075 aluminum alloy. The UIT is more effective than aging treatment, the wear coefficient of the UIT is 15.3% smaller than the 24 h aging treatment, and the wear rate is 36.1% of the aging treatment. Due to the joint action of nanocrystals and aging intensification phase, the effect of UIT on wear resistance is more obvious than that of aging treatment and UIT. The wear coefficient with 24 h A-UIT is 28.5% higher than 24 h aging treatment, 8.6% higher than UIT. The wear rate with 24 h A-UIT is 40.9% higher than 24 h aging treatment, 76.9% higher than UIT.

aging-ultrasonic impact composite treatment; roughness; nanocrystalline; wear coefficient; laser welding; wear rate

2020-10-31；

2021-03-18

DING Ya-ru (1981—), Female, Doctoral student, Research focus: laser welding, ultrasonic impact treatment.

陳芙蓉（1972—），女，博士，教授，主要研究方向?yàn)楹附?、表面處理。郵箱：cfr7075@163.vip.com

Corresponding author：CHEN Fu-rong (1972—), Female, Doctor, Professor, Research focus: welding, surface treatment. E-mail: cfr7075@163.vip.com

丁亞茹, 陳芙蓉. A-UIT復(fù)合處理對7075鋁合金激光焊接頭摩擦磨損性能的影響[J]. 表面技術(shù), 2021, 50(4): 235-243.

TG663；TG407

A

1001-3660(2021)04-0235-09

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.04.023

2020-10-31；

2021-03-18

國家自然科學(xué)基金（51765053）；草原英才項(xiàng)目（DC1800007434）；內(nèi)蒙古自治區(qū)輕金屬材料與自然科學(xué)基金內(nèi)蒙古重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2017MS0502）

Fund：Supported by the National Natural Science Foundation of China (51765053), the Project of Grassland Talents (DC1800007434), the Project of Inner Mongolia Key Laboratory of Light Metal Materials and Natural Science Foundation of Inner Mongolia Autonomous Region (2017MS0502)

丁亞茹（1981—），女，博士研究生，主要研究方向?yàn)榧す夂?、超聲沖擊處理。

DING Ya-ru, CHEN Fu-rong. Effect of A-UIT on the friction and wear properties of 7075 aluminum alloy laser welded joint[J]. Surface technology, 2021, 50(4): 235-243.