異種熱處理狀態(tài)6061鋁合金FSW接頭組織性能及金屬流動(dòng)性可視化研究.pdf

1、6061鋁合金是6系鋁合金當(dāng)中應(yīng)用最多的牌號(hào)之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域。攪拌摩擦焊（FSW）作為一種“年輕”的固態(tài)焊接方法為焊接鋁合金提供了一種優(yōu)質(zhì)、高效的新方法。但是，目前學(xué)術(shù)界對(duì)FSW焊縫金屬的流動(dòng)方式、接頭成型機(jī)理等仍處在實(shí)驗(yàn)探索階段，尚無(wú)權(quán)威定論，因此對(duì)其進(jìn)行研究具有十分重大的意義。
　　本論文對(duì)6061-T6和6061-O鋁合金進(jìn)行了多種對(duì)接方式的攪拌摩擦焊接。焊后對(duì)各接頭形式的焊縫進(jìn)行了組織和性能的分析，并通過(guò)標(biāo)記材料

2、示蹤手段研究了異種熱處理狀態(tài)6061鋁合金攪拌摩擦焊接頭的金屬流動(dòng)性特征。標(biāo)記材料示蹤法是一種常用的研究材料流動(dòng)的可視化研究方法，選擇銅粉和銅箔作為標(biāo)記材料能夠直觀而有效的觀察接頭塑性金屬的遷移方式。
　　拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，O-O接頭與O-T6接頭屬于塑性斷裂。T6-T6接頭屬于準(zhǔn)解理斷裂。T6-T6接頭的顯微硬度曲線呈W形，焊核區(qū)硬度約為母材區(qū)的70％；O-O接頭硬度呈現(xiàn)拋物線形，焊核區(qū)硬度最高，約為母材區(qū)的125%；T6-O接

3、頭與 O-T6接頭的顯微硬度曲線雖然總體近似于鏡像對(duì)稱關(guān)系，但在局部也存在明顯的區(qū)別。接頭組織方面，焊核區(qū)為細(xì)小的等軸晶，晶粒直徑約3-5μm，第二相顆粒分布在晶粒內(nèi)部，第二相主要成分為 Mg2Si；熱機(jī)影響區(qū)晶粒被拉長(zhǎng)，呈長(zhǎng)條狀，軸肩影響區(qū)由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程中熱量散失迅速，晶粒最為細(xì)小。
　　攪拌針螺紋提供了FSW接頭塑性金屬垂直方向流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，攪拌針的螺紋帶動(dòng)焊核區(qū)上層金屬向下方遷移，下層金屬不會(huì)發(fā)生逆向遷移，只能向更下層遷

4、移。上層金屬無(wú)論在垂直還是水平方向上的流動(dòng)性均更強(qiáng)，遷移距離更遠(yuǎn)。在水平方向上，螺紋攪拌針帶動(dòng)焊核區(qū)塑性金屬旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)多個(gè)周期，而無(wú)螺紋攪拌針僅帶動(dòng)塑性金屬發(fā)生半個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的遷移。
　　焊核區(qū)金屬的主要來(lái)源是前進(jìn)側(cè)母材，隨著焊核區(qū)金屬隨攪拌針螺紋向下方遷移，后退側(cè)塑性金屬受到擠壓繞過(guò)焊核區(qū)進(jìn)入焊核區(qū)上方的空腔。前進(jìn)側(cè)金屬首先進(jìn)入焊核區(qū)，并發(fā)生劇烈的機(jī)械攪拌變形，后退側(cè)金屬進(jìn)入焊核時(shí)間較晚，受到的機(jī)械作用相對(duì)較弱。軸肩影響區(qū)金屬主要來(lái)