秦佳琛 张大童 谭锦红

摘要：采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接，研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明，当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200～1 800 r/min的范围内，可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区，形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析，在焊核区内发现了Al2Cu、Al4Cu9和AlCu金属间化合物。在界面处，铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层，随着转速的提高，化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成，异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度，并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加，接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势，所得最优接头抗拉强度为183 MPa，达到铜母材的71.8%，断裂位置位于铝侧热影响区，断裂方式为韧性断裂。

关键词：6061铝合金;纯铜;搅拌摩擦焊;微观组织;力学性能

0    前言

在现代工程应用中，异种材料复合结构不仅可以减轻结构件的质量，降低生产成本，还能充分发挥不同材料的性能优势。铝合金和铜都具有优异的导电性和导热性，但铜密度大、价格昂贵，而铝合金不仅价格相对低廉，而且具有比强度高、可再生性好等优点。如果在一定条件下通过焊接技术形成Al-Cu复合结构，既能减轻结构件自重、降低成本，又能满足工业应用的需求[1-2]。搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）作为一种固相连接技术，具有焊接温度低、残余应力小、接头质量高等优点[3-4]，可进行铝镁、铝铜等异种材料的焊接[5-6]。……