基于多焊道摩擦攪拌焊接的A3003 /SUS304搭焊接頭力學性能

基于多焊道摩擦攪拌焊接的A3003 /SUS304搭焊接頭力學性能

基于多焊道摩擦攪拌焊接（FSW）法試制斷面尺寸大的A3003/SUS304搭接接頭，并對該種焊接接頭的強度特性進行研究。

試驗材料為A3003～H112鋁合金板和市售的SUS304不銹鋼板。A3003的板厚為11mm和40mm。40mm的合金板經機械加工后使用。SUS304鋼板板厚為20mm，寬為130mm，上下面和側面均經過機械加工，表面平滑。介紹了A3003-H112和SUS304的化學成分及力學性能。

對制作的多焊道FSW搭接接頭，從A3003一側進行放射線透視試驗（RT），從SUS304一側進行超聲波探傷試驗（UT）。明確在FSW的攪拌區域（S2）和接合界面上沒有裂紋和空洞等缺陷。對制作的試片進行表面拉伸和疲勞試驗。使用電子顯微鏡對A3003/SUS304焊接界面以200kV加速電壓進行TEM觀察。

研究得出以下結論。

（1）通過選取最佳接頭形狀和FSW焊道數量、位置、方向，得到靜態強度平均為68.6MPa的接頭，此數據覆蓋A3003和SUS304的搭接面全部區域。所以，利用多焊道搭接FSW能夠制作斷面尺寸大的A3003/SUS304接頭。

（2）使用光學顯微鏡觀察多焊道FSW接頭的斷面組織發現，A3003的摩擦攪拌區域未發生晶粒的粗大化和軟化等。進一步觀察A3003/SUS搭接FSW界面發現，反應層厚度由200～300nm2層構造的IMC構成。這些成分A3003一側為Al13Fe4，SUS304一側為Al5Fe2，IMC厚度約為100～150nm，為非常薄的微細組織。

（3）上述多焊道FSW接頭的疲勞強度在斷裂次數105～106時約為25MPa（R=0.1）。

（4）采用FEM分析多焊道FSW接頭的應力狀態，根據分析結果研究FSW焊道的設置對接頭強度的影響。

刊名：輕金屬溶接（日）

刊期：2014年第10期

作者：西田英人等

編譯：郝長文