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搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术,以其常规焊接方法无法比拟的优越性,在铝合金的焊接中已取得了深入广泛地研究和应用。镁合金被誉为21世纪绿色材料,具有广阔的开发和应用前景,但由于各种原因,关于镁合金的搅拌摩擦焊却研究较少。本课题就挤压态变形镁合金AZ31B和AZ61A同种及异种间搅拌摩擦焊工艺进行研究,并初步探讨镁合金搅拌摩擦焊适用的摩擦头。摩擦头是搅拌摩擦焊最重要工艺参数之一,其材质、结构是影响接头成形及性能的关键因素。通过设计不同材质、结构尺寸的摩擦头进行搅拌摩擦焊工艺性实验,分析比较各摩擦头所焊得接头的外观成形、横向宏观形貌和力学性能等,优化得到了最适合本实验材料搅拌摩擦焊接所用的摩擦头。在同种材料的焊接中,分析了AZ31B和AZ61A各自在各种工艺参数下的焊缝成形、接头微观组织、显微硬度及接头力学性能等特点,分析了摩擦头旋转速度和焊接速度对接头力学性能的影响规律。通过实验,实现了AZ31B和AZ61A同种材料搅拌摩擦焊连接并得到各自焊接工艺参数范围。通过分析对比,AZ31B和AZ61A搅拌摩擦焊接头虽然在整体上具有相似性,但AZ61A比AZ31B所适合的工艺参数范围更窄,焊接性也差。在对AZ31B和AZ61A同种材料的搅拌摩擦焊焊工艺实验的基础上,对两种材料间的搅拌摩擦焊进行研究,分析了两种材料不同的放置位置以及焊接参数对其接头性能的影响,从微观分析了接头中的组织分布情况及交界处的物相成分。结果表明:搅拌摩擦焊可以实现AZ31B/AZ61A的优质连接,接头抗拉强度最高可达母材AZ31B标称强度的90.5%。前进侧热力影响区较宽,组织呈不均匀层状分布。当工艺参数不恰当时,前进侧热力影响区层状组织间存在氧化物和夹杂物富集,使得该区域显微硬度明显提高。该氧化物和夹杂物富集层的存在及严重的应力集中是造成接头在前进侧热力影响区机械性能下降、发生断裂的根本原因。本课题通过工艺实验证明,当选择恰当的摩擦头及焊接工艺参数时,能够成功实现AZ31B、AZ61A和AZ31B/AZ61A的搅拌摩擦焊连接。其结果不仅为同种及异种镁合金材料提供了一种全新、经济、可靠的连接途径,也为后续的搅拌摩擦焊接工艺研究提供了参考,具有重要的实用价值。