搅拌摩擦加工工艺及其对性能的影响研究.pdf

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1、搅拌摩擦加工工艺及其对性能的影响研究／毕凤琴等·119·搅拌摩擦加工工艺及其对性能的影响研究毕凤琴，李会星，韩嘉平，赵红梅，王勇(1东北石油大学机械科学与工程学院，大庆163318；2大庆测试技术服务分公司检测中心，大庆163153)摘要搅拌摩擦加工是一种全新的固相加工表面改性技术，采用该技术制备晶粒尺寸为纳米级的细晶，其强度和塑性都得到很大提高。介绍了搅拌摩擦加工的基本原理、工艺参数及搅拌区的“洋葱环”现象，详细综述了搅拌摩擦加工工艺以及对材料组织和力学、腐蚀性能的影响规律，并指出了其发展进程中存在的主要问题。针对不同材料确定系列规范和标准化的加工工艺参数，是搅拌摩擦加工技术从实验

2、室走向实际应用的瓶颈。关键词搅拌摩擦加工微观结构改性超塑性腐蚀性能中图分类号：TG49文献标识码：AResearchStatusinTechnologyandPropertiesofFrictionStirProcessingBIFengqin，LIHuixing，HANJiaping，ZHAOHongmei。，WANGYong(1SchoolofMechanicalScienceandEngineering，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318；2TestingCenterofDaqingTestTechnologyServiceBra

3、nch，Daqing163153)AbstractFrictionstirprocessing(FSP)wasanewsolid-stateprocessingtechnology．Thegrainsizeafterde—velopedbyFSPwasnano-grain，whichexhibitedenhancedstrengthandplasticity．TheprincipleofFsP。theprocessparametersandtheformationofonionringsarereviewed．TheeffectsofFSPprocessonmechanicaland

4、corrosionpropertiesofmaterialsarealsosummarizedindetail．ThemainproblemsinFSParealsopointedout．AninventivetechniquetOfabricatematerialswithhomogeneousmicrostructurebyadoptingcertainprocessparameterispivotalforitsapplications．Keywordsfrictionstirprocessing，microstructuremodification，superplastici

5、ty，corrosionproperties搅拌摩擦焊接(Frictionstirwelding，FSW)是英国焊接轴肩下压力所于1991年发明，并获世界范围内专利保护的新型纯机械固相连接技术_】]。所谓固相连接，即焊接过程中金属温度在头前沿熔点以下，避免了很多裂纹、孔穴、合金元素烧损等熔焊过程中出现的缺陷。除了作为一种焊接方法，FSW还可用于材料微观组织的改性和复合材料的制备，这就是搅拌摩擦加工(Frictionstirprocessing，FSP)。其基本原理图见图1。加工过程中，搅拌针高速旋转，缓慢插入待加工材料，直至轴肩与工件表面紧密接触。材料既受到轴肩的压力和旋转、移动摩擦

6、力，图1搅拌摩擦加工原理图同时又承受搅拌头的旋转摩擦和剪切力，晶粒被拉长，同时Fig．1PrincipleofFSPprocess在热机械搅拌的作用下被破碎，破碎的晶粒发生动态回复与1P工艺参数再结晶过程，实现材料细化、均匀化、致密化，进而改善了材料的性能_2。]。FSP工艺参数包括搅拌头转速、移动速度(加工速度)、如今有关搅拌摩擦加工的研究已成为热点，本文主要对加工道次、搅拌头旋转方向、冷却速度等。搅拌摩擦加工工艺及其对材料微观组织和性能的影响做了搅拌头转速和移动速度是影响搅拌区热输入的重要因比较详尽的综述，并指出研究进程中存在的主要问题及今后素，进而直接影响晶粒尺寸。热输入过大，

7、晶粒长大，会给的研究方向。FSP后材料的性能带来不良影响。Frigaard等通过大量实验*国家科技重大专项十二五规划课题(2011ZX05016—003)；黑龙江省自然科学基金(QC2013C056)；黑龙江省教育厅科学技术研究资助项目毕凤琴：女，1967年生，博士，教授，从事材料腐蚀与防护方面的教学和研究工作E-mail：bfq698@sina．corn王勇：通讯作者，男，1979年生，博士，副教授，主要从事油田腐蚀科学与工程的教学和研究工作E-mail