1561鋁合金攪拌摩擦焊接頭微觀組織分析摘要：隨著輕量化、高強(qiáng)度、耐蝕等性能要求越來(lái)越高，鋁合金材料在工業(yè)生產(chǎn)和航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，攪拌摩擦焊是一種新型的聯(lián)接技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)攪拌摩擦產(chǎn)生的熱量，使兩個(gè)鋁材料接觸處融合形成焊縫。本文通過(guò)對(duì)1561鋁合金攪拌摩擦焊接頭的微觀組織進(jìn)行分析，揭示了鋁合金攪拌摩擦焊的聯(lián)接機(jī)理及焊縫形成過(guò)程。關(guān)鍵詞：鋁合金，攪拌摩擦焊，微觀組織，焊縫，聯(lián)接機(jī)理Abstract:Withtheincreasingdemandsoflightweight,highstrengthandcorrosionresistance,aluminumalloymaterialshavebeenwidelyusedinindustrialproductionandaerospaceindustry.Amongthem,frictionstirweldingisanewtypeofjoiningtechnology.Itusestheheatgeneratedbyfrictionstirringtomeltthecontactingsurfacesoftwoaluminummaterialstoformaweld.Inthispaper,themicrostructureof1561aluminumalloyfrictionstirweldingjointwasanalyzed,andthejoiningmechanismandweldingprocessofaluminumalloyfrictionstirweldingwererevealed.Keywords:aluminumalloy,frictionstirwelding,microstructure,weld,joiningmechanism1.簡(jiǎn)介隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，輕量化已經(jīng)成為了各大工業(yè)領(lǐng)域的重要趨勢(shì)。鋁合金因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性等特性，在工業(yè)和航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與傳統(tǒng)的焊接方式相比，攪拌摩擦焊（FrictionStirWelding，F(xiàn)SW）是一種新型的聯(lián)接技術(shù)，它的聯(lián)接速度快、焊接質(zhì)量高，并且對(duì)環(huán)境的影響較小，因此越來(lái)越受到重視。1561鋁合金是一種常用的工業(yè)鋁合金，通常用于制作飛機(jī)結(jié)構(gòu)件及汽車車身等。因此，對(duì)1561鋁合金的攪拌摩擦焊接頭進(jìn)行微觀組織的分析，對(duì)深入理解鋁合金的攪拌摩擦焊聯(lián)接機(jī)理及焊接過(guò)程具有重要的意義。2.實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)采用了攪拌摩擦焊聯(lián)接技術(shù)，焊接工藝參數(shù)設(shè)置如下：轉(zhuǎn)速為800rpm，焊接速度為100mm/min，上壓力為60kN，板間夾角為2.5°。焊接后，進(jìn)行了金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡等測(cè)試方法。3.結(jié)果分析3.1焊接頭的金相組織分析通過(guò)金相顯微鏡觀察，可以看到焊頭的組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出沿著焊接軸線方向分布的梳狀組織。其中，梳狀結(jié)構(gòu)的根部與母材盡可能保持一致，隨著離焊接軸線距離的增大，梳狀組織逐漸被攪拌切混合再分布。在焊接頭中心處，由于熱量的累積和攪拌作用的消長(zhǎng)變化，形成了一個(gè)細(xì)小的融合區(qū)，該區(qū)域組織比較均勻，無(wú)明顯的梳狀結(jié)構(gòu)。3.2焊接頭的掃描電子顯微鏡分析通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，可以看到焊接頭的橫截面，被分為四個(gè)區(qū)域：母材區(qū)、熱影響區(qū)、攪拌區(qū)和可見焊接區(qū)（Fig.1）。其中，母材區(qū)與熱影響區(qū)呈現(xiàn)出細(xì)小的晶粒，而攪拌區(qū)由于攪拌作用的強(qiáng)烈熱流動(dòng)，在焊接硬化過(guò)程中形成了一些孿晶和變形晶?？梢姾附訁^(qū)在SEM圖像中呈現(xiàn)出銀色的帶狀條紋，且具有一定的角度。通過(guò)分析，可以發(fā)現(xiàn)這些帶狀的區(qū)域是焊接時(shí)攪拌工具的徑向推擠作用下形成意志的。圖1.焊接頭的SEM圖像分析3.3焊接頭的成分分析通過(guò)掃描電子顯微鏡-能譜儀（SEM-EDS）分析，可以得到焊接頭中主要元素的分布情況。在可見的焊接區(qū)域，鋁元素的分布最為均勻，氧元素的含量相對(duì)較低，與基體相同。4.聯(lián)接機(jī)理分析4.1攪拌摩擦焊的作用原理攪拌摩擦焊技術(shù)是一種利用焊接工具在高溫下強(qiáng)制變形金屬材料，造成局部納米晶化，從而實(shí)現(xiàn)材料聯(lián)接的一種方法。焊接過(guò)程中，通過(guò)攪拌摩擦的熱量，在焊接頭的接觸部分形成液態(tài)金屬，在可控的焊接壓力和轉(zhuǎn)速的作用下實(shí)現(xiàn)焊接。同時(shí)，在工具的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)下，金屬流動(dòng)并參與混合，形成新的結(jié)構(gòu)。4.21561鋁合金攪拌摩擦焊的聯(lián)接機(jī)理在攪拌摩擦焊接頭中，攪拌工具在介質(zhì)的作用下，攪拌材料形成局部液態(tài)，實(shí)現(xiàn)局部熔化、攪拌、再結(jié)晶、碾平和混合過(guò)程，最終形成一個(gè)具有高度力學(xué)強(qiáng)度和精密機(jī)械性能的焊接頭。1561鋁合金的攪拌摩擦焊聯(lián)接過(guò)程中，熱影響區(qū)變形晶和可見焊接區(qū)銀色帶狀結(jié)構(gòu)的形成是通過(guò)攪拌熱流動(dòng)引起的，同時(shí)也產(chǎn)生了一些新的晶界和錯(cuò)配位錯(cuò)缺陷。5.結(jié)論本實(shí)驗(yàn)通過(guò)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡等測(cè)試方法，對(duì)1561鋁合金攪拌摩擦焊接頭的微觀組織進(jìn)行了分析，揭示了鋁合金攪拌摩擦焊的聯(lián)接機(jī)理及焊縫形成過(guò)程。同時(shí)，通過(guò)成分分析和特征結(jié)構(gòu)的分析，可以得出結(jié)論，攪拌摩擦焊接頭的力學(xué)性能和微觀形態(tài)與焊接參數(shù)密切相關(guān)。參考文獻(xiàn)：1.Mishra,R.S,andMa,Z.Y.FrictionStirWeldingandProcessing.ElsevierScience&Technology,20072.Liu,H.J,etal.Microstructureandmechanicalpropertiesofdissimilarfrictionstirweldedaluminumalloys2024-T4and7075-T6[J].JournalofMaterialsProce