基于多焊道摩擦搅拌焊接的A3003 /SUS304搭焊接头力学性能

基于多焊道摩擦搅拌焊接的A3003 /SUS304搭焊接头力学性能

基于多焊道摩擦搅拌焊接（FSW）法试制断面尺寸大的A3003/SUS304搭接接头，并对该种焊接接头的强度特性进行研究。

试验材料为A3003～H112铝合金板和市售的SUS304不锈钢板。A3003的板厚为11mm和40mm。40mm的合金板经机械加工后使用。SUS304钢板板厚为20mm，宽为130mm，上下面和侧面均经过机械加工，表面平滑。介绍了A3003-H112和SUS304的化学成分及力学性能。

对制作的多焊道FSW搭接接头，从A3003一侧进行放射线透视试验（RT），从SUS304一侧进行超声波探伤试验（UT）。明确在FSW的搅拌区域（S2）和接合界面上没有裂纹和空洞等缺陷。对制作的试片进行表面拉伸和疲劳试验。使用电子显微镜对A3003/SUS304焊接界面以200kV加速电压进行TEM观察。

研究得出以下结论。

（1）通过选取最佳接头形状和FSW焊道数量、位置、方向，得到静态强度平均为68.6MPa的接头，此数据覆盖A3003和SUS304的搭接面全部区域。所以，利用多焊道搭接FSW能够制作断面尺寸大的A3003/SUS304接头。

（2）使用光学显微镜观察多焊道FSW接头的断面组织发现，A3003的摩擦搅拌区域未发生晶粒的粗大化和软化等。进一步观察A3003/SUS搭接FSW界面发现，反应层厚度由200～300nm2层构造的IMC构成。这些成分A3003一侧为Al13Fe4，SUS304一侧为Al5Fe2，IMC厚度约为100～150nm，为非常薄的微细组织。

（3）上述多焊道FSW接头的疲劳强度在断裂次数105～106时约为25MPa（R=0.1）。

（4）采用FEM分析多焊道FSW接头的应力状态，根据分析结果研究FSW焊道的设置对接头强度的影响。

刊名：輕金属溶接（日）

刊期：2014年第10期

作者：西田英人等

编译：郝长文