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铝合金钎焊缝的搅拌摩擦焊改性研究 冯杏梅 冯展鹰 吕晓卫 （南京电子技术研究所，南京，210039 ） 摘要：本文对 6063-3A21 异种铝合金钎焊缝进行二次搅拌摩擦焊改性焊接，研究了搅拌摩擦焊对铝钎焊缝二次焊接的可行 性，并通过试验数据对不同钎焊缝焊二次搅拌摩擦焊后的表面下压量、力学性能及组织形貌进行了分析。 关键词：铝钎焊 搅拌摩擦焊 Al-Si 钎料 0前言 拌摩擦焊对钎焊缝进行二次焊接，则有望对钎焊缝 的微观组织进行改性，进而调整钎焊缝的力学性 能。本研究采用摩擦搅拌焊对 6063-3A21 异种铝合 搅拌摩擦焊是英国焊接研究所于 20 世纪 90 年 金钎焊缝进行改性加工，并对改性加工后的焊缝的 代开发的一种新的固相连接方法[1, 2] 。与传统熔化 下压量、力学性能及微观组织进行研究，有望为铝 焊相比，搅拌摩擦焊具有接头外观平整、性能优良、 合金钎焊件的改性处理提供一种工艺思路和试验 焊后残余应力和变形小等优点，特别适合于铝、镁 探索。 合金等硬度低且化学性质活泼的金属的连接[3-5] 。搅 拌摩擦焊除了作为一种焊接方法外，还可以用于材 1 试验材料和方法 料微观组织的改性，其基本思想是利用搅拌头的机 械搅拌作用，使加工区材料产生剧烈的塑性变形、 试验所用母材为商用 6063 与 3A21 铝合金。所 混合、破碎和热暴露，进而实现材料微观结构改性。 用钎焊焊料为 GB400 Al-Si 焊料，焊料的熔化温度 目前该技术已在超塑性、表面复合、纳米相铝合金 区间为 577~580℃，化学成分如表 1 所示。 的均匀化及铸造铝合金微观组织细化等方面得到 一定的应用[6,7] 。 钎焊是铝合金构件常用的连接方法，若采用搅 表 1 GB400 Al-Si 钎料的化学成分 元素 Si Cu Zn Mg Al 含量 / wt.% 11.0~13.0 0.30 0.20 0.10 余量 6063 与 3A21 焊接试件的焊接结构示意图如图 的焊接试件，四组焊接试件的焊缝间隙依次为 1 所示，其中焊缝深度 4mm 。另外，为了对焊缝中 0.05~0.10mm 、 0.15~0.20mm 、 0.25~0.30mm 、 的铝钎料的量进行控制，制备了四组焊缝间隙不同 0.35~0.40mm 。 图 1 试件结构示意图 1 试验时，先在保护气氛炉中对焊接试件进行炉 其中横向拉伸试样中焊缝贯穿拉伸试样全长，纵向 中钎焊。钎焊完毕后，用搅拌摩擦焊机对焊接工件 拉伸试样中焊缝位于拉伸试样中间。拉伸试样制备 的竖直钎焊缝进行搅拌摩擦焊二次焊接。另外，为 后，在拉伸机上对试样的力学性能