鋁合金FSW過程中攪拌針前緣金屬周期性流動行為研究

黃 甫， 熊江濤， 李京龍， 張賦升， 李瑞迪

(1.西北工業大學凝固技術國家重點實驗室，西安 710072;2.西北工業大學陜西省摩擦焊接重點實驗室，西安 710072)

攪拌摩擦焊(FSW)是一種固相連接技術，具有熱輸入低，接頭質量高，安全性能好的特點，此外FSW還是一種綠色無污染的焊接方法。在航空、航天領域中高強鋁合金的連接方面有著廣闊的應用前景。美國早在1999年發射的德爾塔Ⅱ火箭燃料貯箱上已經采用攪拌摩擦焊接技術。在攪拌摩擦焊接過程中，攪拌針帶動其前緣金屬的流動行直接影響焊核區組織微觀演變以及焊接缺陷如隧道型孔洞的形成從而影響焊接接頭的力學性能。在攪拌摩擦焊焊核區組織研究方面，Yang，Mironov，Xu，Li，Cui等人分別從不同的角度(晶粒大小，組織演變以及金屬流線)分析焊核區組織，并且證實焊核區組織存在明顯的周期性變化。而Yan等人研究了焊接過程的焊接參數的變化，結果表明壓力、扭矩呈明顯周期性變化。

但是很少有學者從工藝參數的周期性及焊核區組織周期性的角度研究攪拌針前緣金屬流動行為。因此，本研究利用高速攝像手段分析攪拌摩擦焊接過程中攪拌工具與被焊板材之間的相對運動，并結合焊核區焊后組織形貌從周期性的角度揭示攪拌針前緣金屬的流動行為。

1 實驗方法

實驗采用規格為200mm×100mm×8mm鋁2024板材在由C52型立式銑床改裝的攪拌摩擦焊機上進行攪拌摩擦焊接。該設備工作時攪拌工具只做旋轉運動，進給則是由機床平臺完成。……