【摘 要】
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搅拌摩擦焊是一项固相焊接技术，在航空航天、高速列车、汽车以及船舶等行业均得到不同程度的应用。在此以工艺试验为基础，研究了旋转速度及其与焊接速度的匹配对6063铝合金搅拌摩擦焊接头形貌以及力学性能的影响。研究表明，在高旋转速度、高焊接速度匹配条件下能够获得优质6063铝合金搅拌摩擦焊接头。
【机 构】
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FSW Center, Beijing 100024, China 中国搅拌摩擦焊中心,北京100
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搅拌摩擦焊是一项固相焊接技术，在航空航天、高速列车、汽车以及船舶等行业均得到不同程度的应用。在此以工艺试验为基础，研究了旋转速度及其与焊接速度的匹配对6063铝合金搅拌摩擦焊接头形貌以及力学性能的影响。研究表明，在高旋转速度、高焊接速度匹配条件下能够获得优质6063铝合金搅拌摩擦焊接头。
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为提高2024铝合金材料的抗腐蚀性能，在其表面通常包有一层高纯铝或含Zn1％(质量分数)的锌铝合金，包铝层在搅拌摩擦焊时会对接头的性能产生较大的影响。本研究采用搅拌摩擦焊技术对不同表面带有包铝层的2024-T3铝合金薄板进行了焊接，测试了其力学性能，并进行了金相组织观察。研究结果表明，包铝层的存在明显降低了2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能；去掉包铝层后接头的性能显著提高；下表面包铝层对
研究了旋转速度以及旋转速度与焊接速度的匹配对6063铝合金搅拌摩擦焊接头形貌以及力学性能的影响。在高旋转速度、高焊接速度匹配条件下能够获得优质搅拌摩擦焊接头。
对14mm厚板铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区微观组织、整体和分层切片力学性能进行了研究.结果表明,当旋转速度为400r/min,焊接速度为60-100mm/min时,接头抗拉强度δb、屈服强度δα2和延伸率δ随焊速的升高而降低.焊缝分层切片的δb,δα2和δ上部最高,分别达到了186.7MPa,100.3MPa和14.1％；下部最低,分别为为157.5MPa,80.2MPa和10.1％.微观
采用搅拌摩擦焊，以三爪型搅拌头通过单、双道焊工艺，在相同的焊接参数下对包含或去除包铝层的2024-T3薄板铝合金进行搭接焊接。以包铝层为示踪材料，应用光学显微镜观察搭接接头宏观金相，研究了金属材料流动情况，观察原断裂位置，在上板前进侧发现了界面畸变。通过拉伸-剪切力测试，比较了接头性能。实验结果表明：采用双道焊(前进侧相对)工艺，可增大搭接界面宽度，减小或去除上板前进侧界面畸变的影响，提高搭接接头
本文采用金相和透射电镜对包铝的7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织和微结构进行分析，采用酸性连续盐雾试验对焊缝表面的腐蚀行为进行研究，并观察焊缝宏观和微观腐蚀形貌。结果表明：焊缝表面的晶粒和第二相粒子得到明显细化；搅拌摩擦焊焊缝区耐蚀性比包铝的母材低，且存在一定程度的不均匀腐蚀。腐蚀首先从局部点蚀和晶间腐蚀开始，最终演变为剥落腐蚀。
对14mm厚2219-O铝合金板进行了搅拌摩擦焊接.研究了无缺陷、有缺陷和经焊后热处理的接头分层切片的微观组织、力学性能和断裂方式.结果表明：无缺陷接头的抗拉强度σb和屈服强度σ0.2分别从上部的160.8和96.8MPa下降至底部的146和86MPa；有缺陷接头的σb和σ0.2分别从部的132.9和97MPa下降至底部的126和78.8MPa；经焊后热处理的试样中部的σb最高,达到243.8MP
对1.35mm厚、带包铝层的2A12铝合金搅拌摩擦焊(FSW)同种焊缝的金相组织进行了分析，在此基础上，在室温0.2moL/L NaHSO3+0.6mol/L NaCl溶液中，对母材(带包铝层的2A12)和同种焊缝进行了静态腐蚀失重和动电位极化扫描的对比研究.金相组织观察表明：FSW焊缝组织出现了明显的变化，焊核区发生了动态再结晶，形成细小的等轴晶结构.静态腐蚀失重和动电位极化扫描结果表明：包铝层
搅拌摩擦焊接舍有密封剂的7804-T74搭接接头,PRC-1422B型密封剂的使用可以提高搭接接头的耐腐蚀性能。本文主要研究含有密封剂的搭接接头的静强度性能及其接头形貌,研究密封剂的引入对力学性能和搭接界面成型的影响规律。
在未来的连接技术发展中，搅拌摩擦焊应突破现有的局限性，诸如，目前工程化应用还仅限于铝合金、镁合金等低熔点金属材料，而在钢、钛等具有高熔点的金属结构材料的搅拌摩擦焊研究开发尚处于实验室阶段。正在酝酿着的关键技术的突破。本文结合搅拌摩擦焊的发展历程，介绍了板件对接缝的固态连接方法，搅拌头材料的优选与型面优化设计，以符合高熔点金属材料在搅拌摩擦焊过程中高温塑性迁移的特性，以及减少搅拌头的磨损。
作为新世纪连接技术的新星，搅拌摩擦焊的发明、发展和工业化为世界工业制造领域产生了巨大的推动力。本文通过对搅拌摩擦焊技术的介绍，对搅拌摩擦焊在工业制造领城对新材料、新结构以及工业产业化等方面的促进进行了阐述。