铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是一种先进的固态焊接技术，特别适用于铝合金等轻质材料的连接。
3003铝合金因其良好的塑形、抗腐蚀性和可焊性等优点，在航空、汽车等制造领域中广泛应用。
本文将就3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行详细研究，为优化其焊接工艺、提高焊缝性能提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所采用的3003铝合金材料具有良好的塑性、韧性和耐腐蚀性。
实验前，对材料进行清洗、去氧化皮等预处理。
2. 搅拌摩擦焊实验采用先进的搅拌摩擦焊设备进行实验，设置不同的焊接速度、焊接深度等参数，进行多组实验。
3. 组织与性能分析对焊接后的样品进行切割、磨光、抛光等处理，并利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等设备观察其组织形态。
同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对焊缝的硬度、拉伸性能等进行测试。
三、实验结果与分析1. 焊缝组织观察通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，搅拌摩擦焊后的焊缝组织均匀、致密，无明显气孔、裂纹等缺陷。
在焊接过程中，搅拌针的作用使得焊缝金属发生塑性流动，形成细小的晶粒结构。
此外，热力耦合作用下还可能形成少量的硬质颗粒，为提高焊缝性能提供了基础。
2. 焊缝硬度分析实验结果表明，焊缝的硬度高于母材，这是由于焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用所导致。
在不同焊接参数下，焊缝的硬度有所差异，但总体上均表现出较高的硬度水平。
3. 拉伸性能测试拉伸试验结果表明，3003铝合金搅拌摩擦焊的拉伸性能良好。
在适当的焊接参数下，焊缝的抗拉强度接近或达到母材的水平。
此外，焊缝的延伸率也表现出较好的水平，说明其具有良好的塑形变形能力。
四、讨论与结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接起来，焊缝组织均匀致密，无明显缺陷。
2. 焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用提高了焊缝的硬度，使其具有较高的力学性能。
搅拌摩擦焊材料塑性流动研究现状
搅拌摩擦焊材料塑性流动研究现状搅拌摩擦焊（Friction Stir Weld，FSW）是一种新型的固相连接技术，于1991年在英国焊接研究所（The Welding Institute，TWI）发明并获世界范围内专利保护。
这种新型连接技术的出现，克服了传统熔焊的缺陷，能够更加容易地实现铝合金等难焊接材料的焊接工艺过程，并且对能源的消耗少，对环境无污染，所以FSW被誉为“世界焊接史上的第二次革命”。
FSW的原理非常简单，由轴肩（Shoulder）和搅拌针（Pin）组成的搅拌头（Tool）插入焊接板材的对接处，搅拌头边旋转边前进，使前进侧（Advancing Side，AS）和后退侧（Retreating Side，RS）的金属产生塑性流动，形成焊接接头，完成固相连接的过程。
自FSW问世以来，大量学者对FSW的接头组织以及力学性能做了大量的研究，但是由于材料的不可见性，对于FSW焊缝金属在焊接过程中的塑性流动，尚处于探索阶段。
目前，主要通过实验和数值模拟的方法来研究材料的塑性流动。
A.P. Reynolds[2]分析了当前对于FSW塑性流动的研究，指出对于FSW流动场可以从与轴肩接触的材料表面、搅拌针周围以及搅拌针底部3个方面进行研究。
当前，对于FSW中的材料塑性流动的研究，主要存在的问题是：材料流动的机制到底是什么，FSW微观组织周期性变化的原因是什么，以及二者之间存在什么样的关系。
实验研究对于用实验来研究FSW中材料的流变行为，主要是应用一些示踪材料来跟踪焊缝金属的最初和最终的位置。
这些示踪材料主要包括铜箔、铝箔、钨线等。
但是示踪材料由于和母材的的力学性能等方面存在差异，往往会影响FSW中母材金属的流动。
所以，在有些实验中不加入任何示踪材料，只单纯地进行微观组织观察的方法进行研究。
在早期的研究中，Colligan[3]应用钢球跟踪技术，通过X射线检测和对切片进行观察的方式来研究铝合金FSW中材料的流动。
《2024年2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及腐蚀行为》范文
《2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及腐蚀行为》篇一一、引言随着现代工业技术的飞速发展，铝锂合金因其轻质、高强度的特性在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
其中，2060铝锂合金以其优异的综合性能备受关注。
然而，在制造过程中，焊接技术是连接铝锂合金的关键环节。
本文旨在研究2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的组织结构及其腐蚀行为，以期为该合金的进一步应用提供理论支持。
二、搅拌摩擦焊接头组织研究1. 焊接方法与工艺搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术，通过高速旋转的搅拌针与焊接件之间的摩擦热，使材料达到塑性状态，进而实现焊接。
对于2060铝锂合金，合理的焊接工艺对保证接头质量至关重要。
2. 接头组织结构通过对焊接接头进行金相显微分析和扫描电镜观察，可以发现搅拌摩擦焊接头由多个区域组成，包括热机械影响区、热影响区和母材区等。
其中，热机械影响区是接头强度的主要来源，其微观结构直接影响到接头的力学性能。
3. 组织形成机制在搅拌摩擦焊过程中，由于搅拌针的旋转和摩擦作用，焊缝区域的温度和应力场分布发生显著变化，导致材料发生动态再结晶、晶粒细化等组织变化。
这些变化对焊接接头的力学性能和耐腐蚀性具有重要影响。
三、腐蚀行为研究1. 腐蚀试验方法为了研究2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为，本文采用了电化学腐蚀试验和盐雾腐蚀试验等方法。
通过这些试验，可以模拟实际使用环境中可能遇到的腐蚀情况。
2. 腐蚀过程及特征在电化学腐蚀试验中，可以发现焊接接头的不同区域具有不同的腐蚀敏感性。
其中，热机械影响区由于晶粒细化、组织均匀，具有较好的耐腐蚀性；而热影响区和母材区由于组织变化较大，可能更容易发生腐蚀。
在盐雾腐蚀试验中，焊接接头的表面形貌和腐蚀速率也呈现出明显的差异。
3. 腐蚀机理分析根据试验结果和微观组织观察，可以得出2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀机理。
在腐蚀过程中，焊接接头的不同区域由于组织结构和化学成分的差异，导致其电化学行为不同，进而影响其耐腐蚀性。
搅拌摩擦焊及其研究现状
图 2 搅拌摩擦焊焊缝横截面金相组织图 通过对 搅拌摩擦焊焊 接接 头的金 相分 析以 及显微 硬度 分 析可以发现, 搅拌摩擦焊 的焊缝 组织 可分为 A、B、C、D 四个 区 域( 图 3) : A 区为母材区( basic metal, 简称 BM ) , 无热 影响也 无 热变形; B 区为热影响区( heat affected zone, 简称 HAZ) , 该区 域 的材料因受热循 环的 影 响, 微观 组 织和 力学 性 能均 发生 了 变 化, 但没有发生塑性变形; C 区为热 变形影响 区( thermomechanically affected zone, 简称 T M AZ) , 该 区域 材料 已经 产生 了剧 烈 的塑性变形。就铝合金而言, 再结晶区域和 T M AZ 之间通常有 明显的界限, 但在其它 没有热 致相变的 材料中, 如在 纯钛、B 钛 合金、奥氏体不锈钢和铜中, 似乎 T MA Z 整体已再结晶化, 产生 了无应变再 结晶, 这 可能使 得 HA Z/ T M AZ 的边 界难以 精确 划 分; D 区为焊核( dynamically recr ystallized zone, 简称 DX Z) , 焊核 是最接近轴肩的区域, 组织结构通常有较大的 变化。
接工件通过夹具夹紧, 以防止对接接 头在焊接 过程中松开。 一 个带有特型焊针的搅拌焊 头旋 转并缓 慢插 入两 块对接 板材 之 间的焊缝处。焊针的长度接 近焊 缝的 深度。 当旋 转的 焊针 接 触工件表面时, 与工件表面的快速摩擦 产生的摩 擦热使接触 点
材料的温度升高, 强度降低。焊针在外 力作用下 不断顶锻和 挤 压接缝两边的材料, 直 至轴肩 紧密 接触工 件表 面为止 。这时, 由旋转轴肩和焊针产生的 摩擦 热在轴 肩下 面和 焊针周 围形 成 大量的塑化层。当工件相对焊针移动或焊 针相对工件 移动时, 在焊针侧面和旋转方向上产生的机械搅拌 和顶锻作用 下, 焊 针 的前表面把塑化的材料移送到焊针后表 面。这样, 焊针沿着 接 缝前进时, 搅拌焊头前头的对接接头表 面被摩擦 加热至超塑 性 状态。结果 , 焊针磨擦接缝, 破碎氧化膜, 搅拌和 重组搅拌焊 头 后方的磨碎材料, 搅 拌 焊头 后方 的 材料 冷却 后 就形 成固 态 焊 缝。这种方法可以 看作 是 一 种自 锁 孔连 接 技 术, 在焊 接 过 程 中, 焊针所在处形成小孔, 小孔在随后的焊接过程中又被填满( 最 后形成的小孔例外, 这个小孔可以用其它方法填满或切除掉) 。
搅拌摩擦焊研究现状
搅拌摩擦焊研究现状第一篇：搅拌摩擦焊研究现状搅拌摩擦焊技术在国内外的发展状况搅拌摩擦焊的技术特点是焊接金属不熔化，焊缝为锻造的细晶组织，并且作业环境不受限，适合于大型结构的焊接，同时工艺参数少、参数裕度大，焊接质量稳定，是一项高效、低成本、环保的固相焊接新技术。
正是由于搅拌摩擦焊所具有的这些技术特色和优点，这项技术被称之为焊接技术的一场革命，也使得这项技术从发明至今的短短十几年内，得到了其它焊接方法从未有过的快速发展，尤其是在国外，搅拌摩擦焊技术发展和工业应用的速度之快令人瞠目结舌。
首先表现在搅拌摩擦焊应用的材料上，除了各种铝合金、镁合金和铜合金以外、钛、钢甚至高温合金等高熔点高热强金属材料的搅拌摩擦焊技术研究甚至工业应用也已经开始。
当前，搅拌摩擦焊单道一次焊透铝板的能力为最厚100mm、最薄0.5mm，焊接铜板最厚达50mm，焊钛合金最厚达25mm。
从焊接方法的发展来看，搅拌摩擦焊已从最初的一体式搅拌头焊接方法发展衍生出了分体搅拌头（可回抽搅拌头，固定轴肩搅拌头）式搅拌摩擦焊、双焊接头（同面共主轴反向旋转，双面双主轴）搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、高转速搅拌摩擦焊以及搅拌摩擦点焊等。
由于搅拌摩擦焊是通过搅拌工具施加的运动和作用力使被焊材料形成焊缝的，焊接过程中的作用力很大，因此焊接设备本身刚性一般都很大、很笨重。
但国外搅拌摩擦焊设备已从最初的类铣床结构发展出了动龙门动横梁多轴联动搅拌摩擦焊设备、机器人搅拌摩擦焊设备、移动式搅拌摩擦焊设备甚至便携式搅拌摩擦焊设备。
焊接设备的发展，也使搅拌摩擦焊的适用对象从简单规则形状焊缝发展到了空间曲线焊缝的焊接和外场的维修补焊。
最后，从工业应用来看，搅拌摩擦焊已在先进国家的航空、航天、兵器、电力电子、石油化工、船舶、轨道交通、汽车等制造领域得到了大量应用，应用部位已从非承力、次承力结构发展到关键承力结构上，搅拌摩擦焊在国外铝、镁等轻合金结构制造上正在成为主导甚至必选的制造技术手段。
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等行业中得到广泛应用。
而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接工艺，其焊接过程不会产生飞溅和烟尘，焊缝强度高且连接效果好，成为铝合金连接领域的一种重要工艺。
3003铝合金作为铝锰合金的典型代表，具有优良的加工性能和焊接性能，因此对其搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究具有重要意义。
二、3003铝合金搅拌摩擦焊的组织研究2.1 焊接过程与组织变化在搅拌摩擦焊过程中，由于摩擦热和塑性变形的作用，焊缝区发生显著的微观组织变化。
在焊缝的初始阶段，材料受热并发生塑性变形，随着温度的升高和变形的加剧，金属的晶粒结构逐渐细化。
此外，焊接过程中还伴随着晶界处合金元素的扩散和流动，使得晶界形态发生改变。
2.2 焊接组织的结构特征在焊缝组织中，我们可以观察到细化的晶粒、丰富的位错结构和微量的残余空隙等特征。
其中，细化的晶粒结构能够有效地提高材料的强度和韧性。
同时，适量的位错结构也有助于提高材料的塑性变形能力。
此外，焊接过程中应尽量避免残余空隙的产生，因为这将对材料的性能产生不利影响。
三、3003铝合金搅拌摩擦焊的性能研究3.1 力学性能通过拉伸试验和硬度测试等方法，我们可以对3003铝合金搅拌摩擦焊的力学性能进行评估。
结果表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的强度和硬度均有所提高。
这主要是由于焊接过程中组织的细化、晶界强化和合金元素的重排等因素所引起的。
此外，焊接后的韧性也有所改善，提高了材料对裂纹等外部应力的抵抗能力。
3.2 耐腐蚀性能铝合金在特定环境下易发生腐蚀现象，因此耐腐蚀性能也是评价其性能的重要指标之一。
研究表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的耐腐蚀性能得到提高。
这可能是由于焊接过程中合金元素的重新分布和晶界结构的改变所引起的。
此外，焊缝表面光滑度的提高也有助于提高其耐腐蚀性能。
四、结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现焊接过程能够有效地改善材料的组织和性能。
铝合金车体搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势
铝合金车体搅拌摩擦焊技术应用现状及发展
趋势
铝合金车体搅拌摩擦焊（FSW）技术是一种无焊接材料熔化的焊接技术，具有轻质化、高强度、低成本、环保等优点，因此在汽车制造行业得到了广泛的应用。
目前，铝合金车体搅拌摩擦焊技术已经在欧美等发达国家被广泛应用，而在中国也开始逐渐普及。
值得注意的是，在我国，铝合金车体搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战，如技术瓶颈、设备资金、技术人才缺乏等问题。
因此，需要进一步加强科研攻关和技术研发，提高技术水平和产业化水平，以满足市场需求。
随着5G、工业互联网等新技术的兴起，铝合金车体搅拌摩擦焊技术也将向着智能化、自动化、高效化等方向发展。
预计未来，该技术将继续得到广泛应用，成为汽车制造行业的新兴焊接技术之一。
总之，铝合金车体搅拌摩擦焊技术是未来车身轻量化、高效化的重要技术之一，未来有望在汽车制造产业中发挥越来越重要的作用。
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用铝合金搅拌摩擦焊技术是一种高效、环保的焊接方法，在航空航天、交通运输、轻工制造等领域具有广泛应用前景。
本文将从工艺原理、研究进展、优势与挑战等方面进行分析，全面介绍铝合金搅拌摩擦焊技术的研究及应用。
搅拌摩擦焊是一种非传统焊接方法，它将工件接头通过旋转和外力压合的方式进行连接，并在摩擦热量和塑性变形的作用下实现焊接。
铝合金在搅拌摩擦焊过程中，由于高温和塑性变形，形成了均匀的焊接区域，焊缝强度和密封性良好。
与传统的焊接方法相比，铝合金搅拌摩擦焊具有以下几个优点：首先，搅拌摩擦焊无需外加焊接材料，避免了常规焊接中的焊剂使用和气体保护等问题。
这降低了成本，同时减少了环境污染。
其次，搅拌摩擦焊具有较高的焊接速度和效率。
焊接头变形均匀，焊接时间短，适用于大面积或长尺寸工件的焊接。
第三，搅拌摩擦焊对铝合金的应变硬化效应较小，减少了焊接区域的硬化现象，提高了焊缝的塑性和可靠性。
铝合金搅拌摩擦焊技术的研究进展日益丰富。
首先，针对不同铝合金材料和焊接条件，研究者通过调整焊接参数和其他工艺控制手段，优化焊接质量和性能。
例如，通过控制转速、下压力、摩擦时间等参数，可以实现理想的焊接接合。
同时，研究者还对焊接头几何形状、初始材料状态等因素进行改善和控制，提高焊接接合的可靠性。
其次，近年来，通过引入其他技术手段，如电流、激光、超声等，与搅拌摩擦焊相结合，可以进一步提高焊接接合的强度和质量。
例如，搅拌摩擦挤压焊技术将搅拌摩擦焊与挤压焊结合，对铝合金零件进行焊接加工，获得了良好的焊接接合。
此外，铝合金搅拌摩擦焊技术在实际应用中也取得了广泛成功。
在航空航天领域，搅拌摩擦焊被用于连接飞机结构件、涡轮叶片等零部件，取得了良好的焊接接合效果。
在交通运输领域，搅拌摩擦焊被广泛应用于铁路和汽车制造中。
在轻工制造领域，搅拌摩擦焊技术也被广泛应用于电子设备、电池等领域的制造。
然而，铝合金搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战。
铝合金搅拌摩擦焊的研究现状与展望
而搅拌针下面的金属只受到流动金 属的挤压作 用 。
件
Ｋｉ ｎｎ ｒｈａ ｓ Ｃ ７７ 在 ０ ５铝 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 头 横 截 面 观 察 到 “ 葱 瓣 ”状 花 纹 ， 析 认 为 高 速 旋 转 洋 分 的搅 拌头 产生 摩擦 热使 搅拌 针 周 围的金 属塑 化 ， 并 在 搅 拌 头 旋 转 着 前 进 的 作 用 使 热 塑 化 金 属 沿 搅 拌 头 的 返 回 端 被 挤 向 搅 拌 针 后 方 ， 洋 葱 瓣 ”状 的 花 “
接 板
搅 拌 针
纹 即 为 焊 缝 区金 属 塑 性 流 动 的 结 果 。 柯 黎 明 姬 过 镶嵌 标 识 材 料 的方 法 对 比 Ｌ １／ ２ Ｆ６￣１ Ｉ 铝 合 金 在 光 滑 和 带 螺 纹 搅 拌 头 焊 接 条 件 下 焊 缝 接 头 的形 貌 ， 为 搅 拌 针 表 面 的 螺 纹 是 焊 缝 金 属 在 轴 认 向 流 动 的 主 要 驱 动 力 ， 塑 化 金 属 沿 螺 纹 轴 向 向 上 当 或 向 下 流 动 时 ， 螺 纹 的 热 塑 化 金 属 “ 口 ” 形 在 入 处
直径 、 拌 针直 径 、 转 速度 、 接 速度 、 向压力 、 搅 旋 焊 轴
黄 永 德 ＿通 过 在 Ｌ ２铝 合 金 中镶 嵌 铜 箔 作 为 】 ｑ ＹＩ
标 识 材 料 方 法 研 究 了 搅 拌 摩 擦 点 焊 的 金 属 塑 性 流
动 。 为 塑 化 金 属 在 搅 拌 针 螺 纹 向下 的 压 力 和 轴 肩 认 顶 锻 压 力 作 用 下 ， 螺 旋 状 向 焊 点 底 部 流 动 ， 动 以 运
到焊 点底 部后 受底 板 和周 同未 塑化 金属 的 阻碍 ， 从
铝合金搅拌摩擦焊工艺分析研究
铝合金搅拌摩擦焊工艺研究1. 本设计<课题）研究的目的和意义 1 搅拌摩擦焊在飞机制造中的优越性搅拌摩擦焊技术从制造成本、重量和连接质量的角度考虑具有显著的优越性。
例如，在飞机上的应用可以减少零件数量和库存，降低装配费用，减少设计成本，减少维修费用等。
同时搅拌摩擦焊代替铆接可以降低接头重量。
对于给定的应力水平而言，搅拌摩擦焊可以消除铆接和螺接的紧固孔引起的应力集中，提高飞机的疲劳性能和所必需的安全检验阈值以及时间间隔。
消除板 -板对接连接中的结合面，防止潮湿介质的入侵和腐蚀。
消除不同材料紧固连接需要的紧固件和可能的电势腐蚀作用。
免去密封介质和局部材料保护等。
1. 1 降低系统制造成本搅拌摩擦焊技术为轻型铝合金结构的低成本、无紧固件的可靠连接提供了可能性，而且已经在航宇飞行器的制造过程中的成本控制上得到突破性进展。
目前飞机制造中零部件的装配连接使用了大量的铆接和螺栓连接结构，如在空中客车A340飞机上使用了超过100万个铆钉。
如果用搅拌摩擦焊接代替铆接，一方面搅拌摩擦焊具有比铆接更快的制造速度(因为搅拌摩擦焊准备简单，装配方便，操作程序少，焊接速度快>。
另一方面搅拌摩擦焊不需要焊丝，不需要对接束缚条，不需要加强板，不需要粘接密封介质，没有紧固铆钉和高锁，在减少制造过程库存零部件的同时，大大减轻了飞机连接装配的重量。
搅拌摩擦焊作为一种低成本的制造技术，用来代替气体保护熔化焊接( GMAW 和APPW> ，大幅度降低了系统费用。
同时使单个燃料筒体的制造周期由原来的 23天，缩短为 6天。
1. 2 提高飞机制造效率传统的飞机结构多为机械连接的装配方法，零件多，速度慢，制造步骤复杂，不容易实现生产装配自动化。
但搅拌摩擦焊技术在飞机制造领域的应用，可使飞机高成本、大件加工、机械连接方式变为低成本、小件焊接、整体成型结构方式，有效提高了飞机制造装配的效率，缩短了飞机零、部件的制造装配周期。
另外，搅拌摩擦焊技术对硬件要求较低，完全可以通过对传统机床设备的改造，或在现有机械设计和加工能力的基础上完成。
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2铝锂合金熔化焊
合金在
的地位越来越重要,
应用也日趋，其相应的焊接技术也在不断的进步，
国内 者对其焊接工艺的
也越来越多，包
的 焊、束 焊
合焊、
i
焊（MIG）、变
离子弧焊（VPPA）、真 子束
焊接、TIG焊等熔化焊方法，取得了一定的成果［23 - 24］ &
而利用 的 合
焊 获得的焊接接头
总是存在 程度的锂元素烧损、接头软化、气孔、热
国焊接 所(TWI)发明的一种新 态连接技
收稿日期：2019 - 02 - 26
doi: 10.12073/j. hj. 20190226003
术[8]&
焊技术的出现有效地解决了在 合
焊接过程中所出现的问题，并 够பைடு நூலகம்高焊接接头
& 由于
焊在焊接过程中产生的热量较
低，使 焊接 在没有
度就
&
这样不仅 了合金中锂元素的挥发，而也不容易
3铝锂合金搅拌摩擦焊
3.1接头温度场 大 人$25 %针对 合
焊接过程中
的度
进行了 ， 中
焊过
程中，对于焊件上任意一点来说，
与 头行进
过程中所处的
的直线与焊缝垂直， 时 .
最大热循环温度值，并在 因 头远离而迅
速下降&而焊缝的 与 ，分别由于 头的扎
入过程和提起过程的 ，导致两端点的热循环温度
低于焊缝 部位&除焊缝两端
裂纹等问题， 获优质的 合金焊接接头，限制
了 合金在
的应用&
的 合金
熔化焊
要表现见表1&
焊接方法 熔化极i弧焊（MIG）
表1铝锂合金熔化焊焊接方法特点 焊接
焊丝的熔化速度快，熔敷速度高，熔深大，焊接接头的强度高&
优点在于精准的阴极清理作用并能实现小孔焊接，既有利于焊缝的正面成形，又有利于熔池中氢的 变极性等离子弧焊（VPPA）
第二阶段：
的迅猛发展，各
2019年第8期 25
专题综
国分别成功研制出了包括前苏联的中强度Al-Mg-
Li合
（1420,1423 ）和 国研制出的2090 ,
8090A合 。然而,这
合金制
高,各
向异
，难以经济有效地应用于
零部件中&
第三阶段:通过降低=含量， 出了一批在
水平上较以往铝锂合 合 有着较大幅度提升的
的
国 先后将 为
行器结构 的重
要内容来进行
，并
取得了 一 大进
展。
合金采用
焊工艺焊接时，接头强度极
要求，同时表面的
结合
以去除，
要进行复杂的焊接预
艺，才解决焊接过程
中产生的气孔、热裂纹等缺陷，对 合金在实际
生产上的 应用产生了 的制约[7]&
搅拌摩擦焊(Friction Stie Welding，FSW)是由英
逸出&
鸨极i弧焊（TIG） 激光焊（LBW）
TIG焊技术较为成熟，具有低成本、通用性好、操作灵活、工作条件受限少等优点，被广泛应用于国内 外的 合金焊接,通常用于焊接3 mm以下的 &
激光焊利用高能量密度的激光束作为热源熔化金属形成焊接接头，它具有能量密度高、不受电磁力
的 、热 入小、热
和焊接变形小、接头的残余应力低等优点； 合 由于自
焊的发展
趋势进行了展望。
1铝锂合金发展历程
合金在
出
的应用前
景，采用 合 代
合金结构 ，可以在较
大程度提高刚度的同时减轻构件的质量[21-22]&
合金的 至今已有80多 的历史，其发展历程可以
为四个阶段。
第一阶段:美国Alcoa铝业公司的2020合 功
研制,然而这一时期 合金延性低和韧性差，无
对 的 要求。
，焊缝 •均
稳定热循环作用&其中，焊接热循环温度最高点在
26 2019年第8期
焊缝中心，为415 C&而焊缝两侧的热循环作用不一
致，
低于前进侧7~12C&
3.2接头组织特征
姚友强［26］在研究中发现2060铝锂合金FSW接头
上表面的组织特征&搅拌区（SZ）组织为等轴晶粒组
织;热力影响区（TMAZ）的金属塑性变形比较明显，晶
的
原因，其对激光束具有较大的反射率，因此对于激光深熔焊接过程中能量的吸收较少，这导致焊接
过程中稳定
较差以及焊接效率低下等一问题&
真空电子束焊接 （EBW）
真空电子束焊接（EBW）作为高能密度焊接的一种，其能量密度仅次于激光焊,相较于激光焊其显著 特点是焊缝相对较 热影响区较小，焊后得到的 较母材更为细小，在 合金深熔焊中更为 适用&
，相比于常规铝合金结构，质
量可减少10%~15%&使用 合金对 上使用
的
合金进行替代，可以 使用
合金的
艺和装备，而 与复合 相比， 合 的
形、维修 较为 ， 也 了极大的 &
因此， 合 认为是一有 结构 ， 在
的应用
的
了的
，国内相关部
构也
支持
制
[1'6]o
国外许多国家对于 合金的研制
相对于
国内 较 ， 国、
产生脆性相和热裂纹，焊接接头处的内部残余应力较
低,焊接后的强度 高，
稳定，接头质量比
较高。并
焊有助于简化焊接工艺流程，降
低。基于以上优点，使
焊在国内外的
合金焊接中 了 的应用和迅猛的 ，同
时在其他的各个 也 了 的应用[9-20]&
结合近年来 合金的 历程及焊接
的 进展，详细综述了
焊在 合金
焊接过程中取得的 ，并对以
.'尸题综:$
铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状
杨海峰*"+,刘德博彳，王非凡彳，周利"，赵洪运+
(1.哈尔滨工业大学，先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001 # 2.哈尔滨工业大学(威海)，山东省特种焊接技术重点实验室，山东威海264209；
3.北京宇航系统工程研究所，北京100076)
摘要：铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚性、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和超塑性等优点，是理
生扭曲拉长，而 部
生再结
（热影
响区！HAZ）的金属因为在焊接过程中只是受到一定的
热循环作用， 没有明显变化&
焊 接焊
接时，
的尺寸
有时甚至使得焊缝
新型铝锂合金:1460和Weldalite系列合金、高韧的
2097,2197合，以及高抗疲劳的C-155合 ，已分
别应用于各国
行器中。
第四阶段（现阶段）：人们提出了第四代 合金
初步构想:在持第三代 合金产品在弹性模量、疲
裂纹扩展速率
好 的基础上，欲将
所含锂（=）元素的含量降到更低，以求开发出更高
强度和断裂韧性的第四代铝锂合金&
想的
结构 &
焊作为一种新型的固相连接 ，应用于 合金焊接时 出制
低、
环
和接头力
好等一优点&为进一步提
焊在 合金焊接 的应用， 从
合
焊接头
的国内
进行了综述，并对未来 合
焊的
向进行
望。
关键词：铝锂合金；搅拌摩擦焊；组织性能 中图分类号：TG453.9
0 前言
合金具有低密度、高比强度、高比 、超
性和良好的