金属热处理

作者：裴瑜, 高坤元, 张小军, 黄晖, 吴晓蓝, 文胜平, 聂祚仁

单位：北京工业大学 新型功能材料教育部重点实验室, 北京 100124

关键词：铝/铁异种金属,搅拌摩擦焊,失效模式,冶金结合,力学性能

基金：国家重点研发计划(2021YFB3704201,2021YFB3704205);北京市自然科学基金(2202009)

选用3 mm厚冷轧态高纯铝板和退火态高纯铁板作为焊接母材,使用300/400/500/600 r/min-100 mm/min和300 r/min-80/60 mm/min焊接参数进行铝/铁异种金属搅拌摩擦焊对接焊试验。对焊接接头进行显微硬度和拉伸性能测试,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等对接头组织进行表征。焊缝宏观形貌观察发现,焊缝的正面和背面有孔洞,正面出现毛刺。随着转速焊速比增加,孔洞消失毛刺增加。拉伸试验结果显示,共出现3种失效模式,分别为在300 r/min-100 mm/min参数下孔洞缺陷处断裂,300 r/min-80/60 mm/min参数下Al/Fe界面断裂和400/500/600 r/min-100 mm/min处Al侧基体断裂,3种模式下的最大焊接效率分别为40.1%、41.0%和60.4%,其中Al侧基体断裂模式的焊接效率最高。出现在焊核区的孔洞降低了接头强度,导致了缺陷断裂;在300 r/min低转速下,界面未达到有效的冶金结合,界面强度低于Al基体强度,导致Al/Fe界面断裂。硬度试验结果显示,铝侧硬度呈现先下降后上升趋势,硬度最低点出现在距离铝铁界面6~7 mm的热影响区,与Al侧基体断裂位置相对应,随着转速提高,界面强度高于Al侧热影响区的强度,导致了Al侧基体断裂。

来源：2023年第2期

《金属热处理》期刊编辑部

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