提高焊核區(qū)晶粒結構熱穩(wěn)定性的攪拌摩擦焊接新方法.pdf

1、攪拌摩擦焊是一種新型的固相連接技術，很好解決了高強鋁合金傳統(tǒng)熔焊難以焊合的問題，在焊縫組織結構和力學性能上也有著明顯的優(yōu)越性。然而，受制于焊后熱處理中焊核區(qū)細晶結構異常晶粒長大現(xiàn)象，航空航天、列車、汽車制造等領域的一些工藝條件下攪拌摩擦焊接頭成型性能和力學性能會有所下降。提高焊核區(qū)細晶結構穩(wěn)定性成為本領域研究的關鍵問題之一。
　　本文采用添加焊料的攪拌摩擦焊接新方法，通過改進工藝條件在焊核區(qū)引入彌散分布的第二相顆粒，對焊核區(qū)細晶結

2、構晶界產(chǎn)生釘扎作用。通過光學顯微鏡、掃面電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等表征手段，研究了焊料與基體原為化合反應機理，和第二相顆粒的分布及其對焊核區(qū)晶粒結構的影響，并驗證了焊接新方法對提高焊核區(qū)細晶結構熱穩(wěn)定性的作用。
　　通過表征和分析，發(fā)現(xiàn)焊料與基體發(fā)生原位反應生成納米級金屬間化合物粒子。攪拌摩擦焊過程中瞬時高溫和強變形的特性是引發(fā)金屬間化合反應的直接因素。金屬間化合反應是高溫引起的擴散型固態(tài)相變，材料流動的機械作用大大加速了相變的

3、進行。
　　由于攪拌摩擦焊接過程中材料宏觀流動劇烈而微觀流動有限，微米級金屬顆粒與納米級金屬間化合物顆粒在焊核區(qū)彌散行為存在差異。微米級別金屬顆粒隨著焊接道次數(shù)的增加，彌散程度明顯加劇，在四道次后由原始的聚集狀態(tài)轉為彌散分布于焊核區(qū)，而納米粒子大多仍呈聚集狀態(tài)。焊料的添加使得焊核區(qū)第二項濃度明顯高于母材。分析第二相顆粒的分布和焊核區(qū)晶粒結構可知，第二相顆粒濃度越大的區(qū)域，再結晶晶粒在長大過程中所受到的釘扎作用越強，越能保持細小的晶