倪加明 陈梦凡 卜星

摘要：针对6061铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢异种金属焊接，采用连续旋转摩擦焊接实现铝钢异种材料焊接，并采用SEM、EDS进行组织分析和性能测试。试验结果表明：在旋转速率为600 r/min、顶锻压力为4.5 MPa，顶锻时间为2 s等工艺参数条件下，铝/钢摩擦焊接头结合紧密，界面呈现波纹状;接头抗拉强度可达252 MPa，且拉伸断裂位置发生在铝侧;铝/钢异种材料接头的结合界面两边互有元素扩散，形成厚度小于2 μm的金属间化合物层;其显微硬度在界面处发生阶跃变化，且形成金属间化合物的界面处硬度最高达230 HV。

关键词：旋转摩擦焊;铝/钢异种金属;力学性能;微观组织

中图分类号：TG453+.9      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）03-0055-04

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.03.10

0    前言

鋁合金具有比强度高、密度小等优点，钢具有良好的力学性能和焊接性能。铝钢异种材料形成的焊接接头，可以充分发挥两种材料各自的优良性能。用于新一代运载火箭推进剂动力系统，满足结构轻量化设计与材料综合强度性能需求[1]。

由于钢与铝的物理化学性能差异较大，采用传统电弧熔焊方法，接头易生成铝钢金属间化合物，大量的金属间化合物将导致接头产生裂纹等内部缺陷，接头性能难以满足要求[2-3]。旋转摩擦焊接作为一种高效率的固相焊接方法，与传统熔焊法相比，减少了材料因熔化而形成脆性金属间化合物的可能性，在异种金属连接领域具有良好的应用前景。M. Ashfaq[4]等人采用外锥形结合面获得的最优接头强度可达220 MPa。近年来，国内外研究人员针对铝/钢摩擦焊开展了相关研究，研究了不同摩擦焊方式的工艺参数对接头力学性能和组织成分的影响[5-9]。……