不锈钢搅拌摩擦焊的研究现状与发展趋势

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1、不锈钢搅拌摩擦焊的研究现状与发展趋2007-03-12兰州理工人学我要评论(0)字号：T

2、T今日风向标丨五金而而观丨热点专题今H导读抢优化关键词让排名咆哮21世纪，电子商务作为金业营销的“大众情人”，“搜索…'ll•“十二五”农机规划出台4000亿迎来发•无叶风扇走俏杭城开启传统电器新革命•五金企业如何跳出恶性竞争怪圈？搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding)是由英国焊接研究所(TWI)于1991年提出的专利焊接技术。自搅拌摩擦焊问世以來，引起了各国学者和研究机构的广泛重视，成为了国内

3、外的研究热点。搅拌摩擦焊在开发初期主要是应用于铝及其介金系列的材料，口前铝介金的应用已经基木成熟［1-51.铝合金是一种高比强度的材料，将其用于飞机、汽车、船舶、交通工具等结构小，可以减轻这些结构的重量，提高它们的综合性能。但是，由于其熔点、比重较低，热传导系数人，熔焊时易产生气孔、裂纹、变形等缺陷。同时，由于焊接加热使其性能降低，故铝合金零件的连接多用钏接或机械连接，因此，限制了铝合金在飞机、汽车、船削等结构中的应用。利用搅拌摩擦焊技术，可以克服熔焊时的缺陷，且焊接接头的性能不会降低。已经可以用

4、该方法焊接厚度达75mm的铝合金板材。5XXX和6XXX系列的铝合金都可以成功实现熔焊，而2XXX、7XXX系铝合金由于熔焊中容易出现裂纹和气孔，所以无法用于熔焊，而搅拌摩擦焊则为其连接提供了一个成功的解决方案。基于大型铝搅拌摩擦焊结构的成功，并借鉴铝合金对铝合金在焊接机理、工艺、组织性能和搅拌摩擦头方面的研究，国内对不锈钢搅拌摩擦焊的研究还没冇报道，国外不锈钢的搅拌摩擦焊积极进行考察。事实上许多文章提到了钢的搅拌摩擦焊的可行性，报道了搅拌摩擦焊缝与母材的机械性能［6-9］,但是都还是处于初步研究

5、阶段。2不锈钢材料的特点及其焊接性不锈钢作为现代工业中一种重耍的材料，已有一百多年的历史。因不锈钢具有高强度、可焊接性、抗腐蚀性、易加工性和表面具有光泽性等许多优异的特性，在宇航、化工、汽车、食品机械、医药、仪器仪表、能源等工业及建筑装饰方面得到广泛而重要的应用［10］。但随着右油化工丁•业、军事工业及海洋开发的迅速发展，对不锈钢提出了更高的要求，传统的不锈钢已经适应不了特殊行业和特殊功能领域的使用要求，因此，不锈钢材料也向功能性和特殊性方向发展，岀现了超级不锈钢和满足各种特殊功能耍求的功能性不锈

6、钢。奥氏体倂银不锈钢是使用最广泛的不锈钢，良好的耐蚀性是这类不锈钢的特点，它也可被用于需要其低导磁率、良好的冬下低温韧性、高的高温强度等场合。奥氏体不锈钢成功焊接的一个重要部分是通过选择焊缝金属的类型、焊接工艺和焊后热处理來控制其成分和显微组织。当这类钢的成分变得复杂、断而更人、或使用条件要求更广时，为了解决这些问题，就需耍有较多的冶金知识。虽然这些问题很少发生，但对材料的消耗和重耍的焊接件来说，应尽早解决这些问题。研究这些钢形成焊缝时的三个匝要课题是：1)保持焊缝的耐蚀性，2)防止在焊缝屮或焊缝

7、附近产生裂纹，3)避免山于。相形成的有害影响。3不锈钢搅拌摩擦焊的特点与难点不锈钢搅拌爍擦焊具冇其他传统焊接方法不具备的优点。FSW低的热量输入(相对熔化焊而言)预计在热影响区产生很小的冶金学改变和放小的扭曲和残余变形，在焊接厚板时尤莫巫耍，比如在造船和车辆工业上。而且，由于FSW过程时固相连接过程，不锈钢中的氢致裂纹问题可能被消除。另外，搅拌摩擦焊的固相特性消除了焊接烟雾。这些优点可能导致不锈钢的搅拌摩擦焊能够得到广泛应用。不锈钢搅拌摩擦焊一个重要的难点是确定不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头的材料。不锈钢

8、搅拌摩擦焊摩擦头材料要求在lOOOoC或更高温度下具有好的耐磨性和韧性。Thomasetal.>Lienert和Gould、Johnson和Threadgill主要利用钩合金、钳合金和多晶立方氮化硼用来做工具材料。4不锈钢搅拌摩擦焊的研究状况不锈钢搅拌摩擦焊在搅拌摩擦焊未來的发展屮是一个新兴的课题，国外对不锈钢搅拌摩擦焊的系统研究还不是很多，只是对304不锈钢进行初步的研究。在国内,兰州理工大学对不锈钢搅拌摩擦焊进行了探索性研究，己取得初步成果。以下是其研究状况:采用搅拌摩擦焊工艺对3mmJ?0C

9、rl8Ni9不锈钢板进行了对接焊接。制定了正确的焊接工艺(表1为焊接规范)，并且获得了优质的焊接接头，最后对其金相组织及力学性能进行了比较深入地分析。实验结果表明：0Crl8Ni9不锈钢搅拌摩擦焊焊接接头形成以下三个区域：焊缝区(简称WNZ)、热机械彩响区(简称TMAZ)和热影响区(简称MAZ)具体分布。焊缝区位于焊接接头的中心，由于受到摩擦头针部的搅动，形成较高温度的热循环，组织发生了动态再结晶，细化了品粒。热机械影响区在摩擦头针部的搅动和丿J部的摩擦共同作用下，母材内的组织由于