提高焊核區(qū)晶粒結(jié)構(gòu)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(shù)，很好解決了高強(qiáng)鋁合金傳統(tǒng)熔焊難以焊合的問題，在焊縫組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)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(xì)晶結(jié)構(gòu)異常晶粒長大現(xiàn)象，航空航天、列車、汽車制造等領(lǐng)域的一些工藝條件下攪拌摩擦焊接頭成型性能和力學(xué)性能會有所下降。提高焊核區(qū)細(xì)晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性成為本領(lǐng)域研究的關(guān)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(jìn)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(xì)晶結(jié)

2、構(gòu)晶界產(chǎn)生釘扎作用。通過光學(xué)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(yīng)機(jī)理，和第二相顆粒的分布及其對焊核區(qū)晶粒結(jié)構(gòu)的影響，并驗(yàn)證了焊接新方法對提高焊核區(qū)細(xì)晶結(jié)構(gòu)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(yīng)生成納米級金屬間化合物粒子。攪拌摩擦焊過程中瞬時(shí)高溫和強(qiáng)變形的特性是引發(fā)金屬間化合反應(yīng)的直接因素。金屬間化合反應(yīng)是高溫引起的擴(kuò)散型固態(tài)相變，材料流動的機(jī)械作用大大加速了相變的

3、進(jìn)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(zhuǎn)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(xiàng)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(jié)構(gòu)可知，第二相顆粒濃度越大的區(qū)域，再結(jié)晶晶粒在長大過程中所受到的釘扎作用越強(qiáng)，越能保持細(xì)小的晶