铝和镀锌钢板的搅拌摩擦焊搭接分析

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1、Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/277597855Studyoffriction-stir-weldedlapjointofaluminumandzinccoatedsteelArticleinHanjieXuebao/TransactionsoftheChinaWeldingInstitution·December2011CITATIONSREADS42

2、73authors,including:ZhikangShenUniversityofWaterloo16PUBLICATIONS155CITATIONSSEEPROFILEAllcontentfollowingthispagewasuploadedbyZhikangShenon02June2015.Theuserhasrequestedenhancementofthedownloadedfile.第32卷第12期焊接学报Vol．32No．122011年12月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGIN

3、STITUTIONDecember2011铝和镀锌钢板的搅拌摩擦焊搭接分析王希靖，申志康，张忠科(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050)摘要:对异种材料DP600镀锌双相钢板和1060工业纯铝进行了搅拌摩擦焊搭接试验(铝板在上，钢板在下)．从接头横截面的金相形貌可以发现，在前进侧和返回侧，钢像两个钉子一样进入铝中．在微观上，钢和铝以河流状的形式充分地混合在一起．在焊核区和热力影响区，钢和铝之间形成了一层有一定宽度的由两种材料呈带状交错分布组成的过渡层．力学性能测试表明，过渡层的显微硬度

4、较高，接头抗剪强度达到母材77%，形成了力学性能较好的焊缝．XRD物相分析发现在断面产生了金属间化合物Al13Fe4．关键词:搅拌摩擦焊;镀锌钢板;铝板;力学性能;金属间化合物中图分类号:TG115．28文献标识码:A文章编号:0253－360X(2011)12－0097－04王希靖［6－8］0序言搅拌摩擦焊也会产生金属间化合物，但搅拌摩擦焊过程中焊缝金属不发生熔化，可以通过控制工在工业生产中，为满足使用要求和降低结构成艺参数，来达到控制焊缝中的金属间化合物形貌及本，常涉及到异种材料的连接问题．异种材料的连分布的目的．接

5、机构综合了两种材料的优良性能，能够满足结构的特殊使用性能要求．得到了越来越广泛的应1试验方法［1］用．但它们的物理和化学性能以及力学性能有明显的差别．以钢和铝为例，在焊接中的问题表现在选用2．0mm厚的工业纯铝1060和1．0mm厚(1)熔点及密度差异较大，冷却后就形成了成分很的DP600镀锌双相钢作为试验材料．在北京搅拌摩不均匀的焊缝;(2)在热导率和线膨胀系数上差别擦焊中心生产的FSW－3LM－015型专用搅拌摩擦焊较大，焊接时易引起较大应力和变形，甚至产生裂机上进行搅拌摩擦焊搭接试验(铝板在上，钢板在纹;(3)焊缝

6、产生的金属间化合物增加了焊缝金属下)．搅拌头由硬质合金制成，轴肩直径为20mm，的脆性，易引起裂纹［2］．因此，焊缝成分不均及金属搅拌针直径6mm，长度2．7mm，搅拌针方向相对于间化合物是制约异种金属焊接接头性能的关键因工件表面垂线的夹角为2°．焊接速度为60素［3］．mm/min，搅拌头的旋转频率分别采用1200，1400，1600r/min，相应的轴肩下压量分别为0．2，0．1，搅拌摩擦焊是英国焊接研究所针对铝及其合金0.2mm．焊接过程如图1所示．发明的一项先进的固相连接技术．其具有明显的优点．如接头力学性能优良

7、、不需焊材和保护气体、焊件变形小、环保等．目前国内外对异种材料的搅拌摩擦焊研究主要集中在镁－铝异种材料搅拌摩擦焊［4］接上，对铝－钢的搅拌摩擦焊研究较少．Elliott等［5］人认为金属间化合物是影响铝与钢焊接的主要问题，1μm是金属间化合物厚度的临界值，小于此图1铝钢搭接示意图临界值化合物的存在可以增加接头的结合强度，大Fig.1SchematicsketchofFSWofAlplatetosteelplate于此值则降低接头强度．虽然异种材料的摩擦焊及焊前铝板用丙酮擦拭，钢板用丙酮擦拭，去除油收稿日期:2010－09

8、－29污后，再用用稀盐酸去除铁锈，避免工件表面的氧化98焊接学报第32卷［12］物影响焊缝质量．焊接完成之后，沿垂直于焊缝的合．可以发现轴肩处铝和钢混合的比较充分，钢方向切割试样，进行金相制备和分析截面形貌;在深入到铝的基体中．所以靠近搅拌针一侧，钢呈河WDW－100D电子万能试验机上进行剪切试验;在流状分布(图3c