高鹏宇，许惠斌，李添翼，李小飞，胡盛情，周天涛，黄宏

（重庆理工大学，重庆 400054）

钢与铝两种合金的复合结构对于现代制造业有降低重量、节约能源、降低生产成本等优点，在汽车、建筑、航空等领域得到了广泛的关注[1—4]，但是，铝与钢之间由于存在很大的性能差异，焊后有巨大的残余应力产生。同时硬而脆的 Fe-Al金属间化合物如Fe3Al, Fe2Al5, FeAl3，极易在较高的焊接热循环条件下出现，厚的金属间化合物层容易造成裂纹[5—8]。这两个原因共同限制了铝-钢复合结构在制造业中的应用。

搅拌摩擦焊是热-机共同作用的焊接方法，塑性流动金属相互搅拌、混合，最后形成高质量接头[9—11]。由于焊接过程不会因金属熔化和凝固而发生裂缝等缺陷，焊接过程能耗低、成本少、没有空气污染和光污染，这些优势奠定了搅拌摩擦焊的前景[12—13]。搅拌摩擦钎焊(FSB)是在搅拌摩擦焊基础上，在待焊工件中间加入一层薄的中间层，防止焊件基体的直接接触，使界面金属间化合物类型和厚度发生变化[14—15]。文中采用纯Zn箔片作为FSB中间层，在不同焊接转速下，分析了 Q235镀锌钢与 6061铝合金接头的元素分布及力学性能。

1 试验材料及方法

试验材料钢为电镀锌 Q235钢板，镀锌量为60 g/mm2，尺寸为70 mm×50 mm×1 mm。铝合金选用6061铝合金，尺寸为70 mm×50 mm×2 mm。中间层材料为质量分数为99.99%的纯Zn箔片，熔点为420 ℃。Zn中间层尺寸为 70 mm×20 mm，中间层厚度为0.3 mm。Q235含有质量分数为0.14%～0.30%的Si，0.14%～0.22%的C，0.30%～0.35%的Mn，余量为Fe；6061铝合金含有质量分数为0.7%的Fe，0.4%～0.8%的 Si，0.02%～0.25%的 C，0.8%～1.2%的 Mg，0.15%的Mn，余量为Al。

焊前先用粗砂纸打磨母材待焊表面，然后用酒精清洗。……