SiCp∕Al复合材料与2024铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的组织与性能

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1、学术论文SiCffAI复合材料与2024铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的组织与性能水宋学成。封小松。崔凡，郭立杰(上海航天设备制造总厂，上海200245)【摘要】采用搅拌摩擦焊对SiCJAl复合材料和铝舍金异种材料的搭接进行了研究，并用光学显微镜和电子万能试验机对焊缝组织及力学l生能进行了分析测试。结果表明：在合适的工艺参数下，可以获得较好的焊缝成形和无缺陷的焊缝组织。焊核区形成了明显的洋葱环形貌，洋葱环下方是搭接区，其中SiC颗粒细小，分布均匀，由搭接区下部到上部SiC颗粒呈梯度过渡。随焊接速度增加，搭接区SiC颗粒尺寸有所增加，在焊接速度为80mm／min时有裂纹形成，而焊

2、缝力学性能也有所下降。在焊接速度为lOmm／min时，焊缝抗剪强度较高，达到81．8MPa。关键词：搅拌摩擦焊；铝合金SiCp／A1复合材料；组织；力学陛能MicrostructureandMechanicalPropertiesofDissimilarFSWedJointofSiCp／AICompositesto2024AluminumAlloySONGXuecheng，FENGXiaosong，CUIFan，GUOLijie(ShanghaiAerospaceEquipmentManufacturer，Shanghai200245，China)【ABSTRACTlDi

3、ssimilarFSWedlapjointofSiCffAlcompositeto2024aluminumalloyisproduced，themicrostructureandmechanicalpropertiesofthejointisobservedandexamined，respectively．Resultsshowthat，thedefect-freeweldwithgoodcrownappearanceCanbeachievedundersuitableweldingparameters．InWNZ，formationofonionringscanbese

4、enclearly,underwhichisthelapzonewithSiCparticlesinsmallsizesandhomogeneousdistribution．Fromthelowertotheuppersideoflapzone，thegradientmicrostructureispresent．Withtheincreaseoftheweldingspeed，thesizeofSiCpar-ticlesinlapzoneincreasesalittle，andcrackCanbeobservedin80mrn／min．Thesheartensiles仃

5、engthofthejointdecreaseswiththeweldingspeedincreasing，andajoints仃engthof81．8MPacanbeachievedundertheweldingspeed10mm／min．Keywords：Frictionstirwelding；Aluminumalloy；SiCr／A1composites；Microstructure；MechanicalpropertyDOI：10．16080巧．msnl671—833x．2016．1／2．139SiC颗粒增强铝基复合材料(SiC。／A1复合材料)具有优异的物理性能

6、和力学性能而广泛应用于航空航天、汽车制造和电子封装等领域⋯。铝合金密度低、塑性好而且焊接性良好，在航空航天等领域有广泛应用【2]。将两种材料进行连接，不仅能够降低单独采用SiC。／A1复合材料的成本，而且能够利用铝合金良好的焊接性，获得强度较高的接头。搅拌摩擦焊(FSW)作为一种全新的固相连接方法p】，具有焊接过程简单、焊缝质量高和焊接残余应力+国防基础科研项目(A0320110014)、上海市优秀技术带头人项目(13XDl421300)资助。及变形小等优点，避免了因材料熔化带来的焊缝缺陷，是一种较为理想的SiCp／A1复合材料连接方法【4】。国外的学者对SiC。／AI复

7、合材料与铝合金的FSW进行了研究，发现相比于复合材料母材，焊缝中的SiC颗粒更加细小且分布更加均匀，铝合金因动态再结晶而产生明显细化IS]；对接接头的强度可以达到铝合金母材的90％左右【61；而搭接接头性能方面的报道还尚未见到。本文对体积百分数为55％的SiCp／A1复合材料与2024铝合金的异种材料FSW进行了研究，分析了焊缝的组织特征和力学性能。这对于拓展异种材料FSW的研究范围和高比分SiCffAl复合材料的应用具有积极的作用。2016年第1／2期·航空制造技术139RESEARCH学术论文渐减小，形成了颗粒尺寸的均匀过