钢铝搅拌摩擦焊搭接接头的机械结合与冶金结合方式.pdf

学兔兔 第 51卷第 16期 机 械 工 程 学 报 V_01．51 NO．16 2015年 8月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Aug． 2015 DoI：l0．3901／JM E．2015．16．106 钢铝搅拌摩擦焊搭接接头的机械结合 与冶金立三结日合口方／丁二式I=木 林 健 赵海峰 雷永平 赵 种 吴中伟 (北京工业大学材料科学与工程学院 北京 100124) 摘要：为了在汽车制造业中实现节能环保的目的，铝合金在车身材料中的应用是实现汽车结构轻量化的重要途径。然而，钢／铝异 种材料的连接问题尚未得到解决。考虑采用搅拌摩擦焊方法连接钢 ／铝异种材料，通过控制搅拌针的压入量，获得两种不同 结合方式的接头：一种是搅拌针进入钢材中，形成机械+冶金结合的接头；另一种是搅拌针不进入钢材中，仅通过热传递的 方式将摩擦热量传输到钢／铝冶金界面上形成冶金结合的接头。对形成的异种材料接头进行剪切测试和连接界面观察。研究 结果表明，钢板上的镀锌层对钢铝／接头的形成具有重要影响。在机械+冶金结合的接头中，钢铝／之间的冶金界面层较厚，主 要由Al、zn元素组成；而在冶金结合接头中，界面层的厚度仅为2～3岬1，且主要由Fe、Al元素组成，并对影响接头强度 的影响因素进行探讨。 关键词：钢 ／铝异种材料接头；搅拌摩擦焊；接头强度；失效模式；界面层 中图分类号：TG40 M echanicalandM etallurgicalBondinginFrictionStirW eldingJointof Stee1．aluminum DissimilarM aterials LINJian ZHAO Haifeng LEIYongping ZHAO Chong U Zhongwei (CollegeofMaterialsScienceandEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124) Abstract：Inordertosavethefuelconsumptionandreducethepollution，aluminum alloyisoneofhtemostacceptablematerialsfor weightreductioninvehiclebodyassembly．However,howtojoinaluminmu alloysandsteelsisanunsolvedproblem．Frictionstir weldingistriedtojoinaluminmu alloynadzinccoatedstee1．Thesteel-aluminumdissimilarmaterialslapjointsaremnaufacturedby friction stirweldingintwoways．Oneisthathtepinispressedintohtesteelmaterialtocauseamechnaicalnadmetallurgical bondingbewt eenthedissimilarmaterials．Anotherishtatonlyametallurgicalbondingbewt eenhtedissimilramaterialsisformedby theheatflowfromthefrictionofhtetoolnadhtealmu inmu m~eria1．Thelpajointsaresheratestedandtheinterfacebewteensteel nadalumin