孟祥晨，曹炳琪，李玉龙，谷 晨，万 龙，黄永宪

（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.北京航天发射技术研究所，北京 100076；3.首都航天机械有限公司，北京 100076）

在国家节能减排和建设制造强国的大环境下，轻量化设计是提高构件性能、降低能耗、减少环境污染的有效途径之一[1–2]。目前，能够满足结构使役性能和轻量化设计的重要途径为材料本体性能的提高和材料的优化配置。在新一代的飞行器中，波音787梦幻客机和空客A350XWB采用了结构质量约为53%的聚合物基复合材料和轻金属，实现结构的轻量化设计。中国商飞C919大飞机整体构造重量上聚合物基复合材料使用数量占20%[3]。将聚合物基复合材料应用在无人机尾部时，可减少传统铝合金重量的60%左右，可满足超声速飞行飞机的设计要求。目前，金属与聚合物材料连接主要采用机械连接或胶接[4–5]。机械连接操作相对简单，但在连接部位易出现应力集中，降低可靠性，且连接件使接头重量增加，不利于轻量化设计。胶接技术相对成熟，但工艺周期长，接头抗冲击、抗疲劳和耐湿热等性能不足，降低接头服役性能。可见，聚合物与铝合金异质结构能够达到结构性能要求和轻量化设计的双重技术指标，但仍未有效解决其轻量化设计中涉及的焊接与连接等关键技术问题。

搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）作为一种固相连接技术，涉及温度、力学、冶金及其相互作用，具有焊接温度低、塑性变形剧烈、接头质量高、绿色无污染等特点，可有效避免熔化焊接过程中所引起的气孔和裂纹等缺陷[6]。……