搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊中的超塑流性

然而 ，超塑性流变的机理并没有得到很好的解释 :

(1) 为什么异种金属材料的搅拌摩擦焊会以如此精细的程度混合 ?

(2) 为什么如此精细的间混薄层结构主要出现在焊接的前进面和回转面 ?

(3) 为什么在搅拌头的正下方区域 (如图 6 中的位置 C) 没有出现间混薄层结构 ?

(4) 另外 ，其他的研究人员试验得到了更高的峰值温度 ;例如 :在焊接 Al5083 铝合金 (凝固温度为579 ℃) 材料时 ，最峰值温度达到了 574 ℃[4 ] 和560 ℃;在焊接 Al2024 铝合金和 Al7075 铝合金材料时 (这两种材料的最熔点分别为 502 ℃和 476℃) ，最峰值温度分别达到了 480 ℃和 450 ℃。

鉴于以上分析 ，在此提出了另一种观点来解释异种材料的搅拌摩擦焊过程中精细间混薄层结构的形成 ，搅拌摩擦焊，此观点认为间混结构的出现是由于搅拌过程中的粘性材料达到母材的固相或共晶温度时无序混合的结果。 在搅拌摩擦焊过程中 ，当材料的雷诺(Reynolds) 系数很低 (Re ≤1) 和产生蠕变时 ，在连续相中包含的离散相随着搅拌头的旋转被掠向图 4 中显示的双曲线区域 ，同时被拉伸和折叠 ，以致离散相和分散相以一种很精细的结构相互混合 ，通过无序混合形成了精细的间混结构。 双曲线区域没有在搅拌头的肩部正下面立即形成 (图 4) ，也解释了为什么图 5 的 C 位置没有出现 Al 6061 和 Al 2024 的间混薄层结构。

搅拌头台肩对晶相的影响

图 3 示出了流变结构中的独特的紊流区 (图中的双曲线区域) 的形成。 根据金属颗粒的解离位置 ，搅拌摩擦焊胶板焊接，这种紊流区严重改变着金属材料的过渡途径。 例如 ，搅拌摩擦焊管道焊接，当金属颗粒被释放后 ，有些颗粒会沿着焊接方向过渡 ，另外一些颗粒会沿着复杂的螺旋途径向搅拌头的表面过渡 ，最终被搅拌头肩台所扑获。 在这一观点上 ，Colligan[6 ]在 Al6061 铝合金和 Al7075 铝合金的搅拌摩擦焊试验中 ，利用钢铢作为跟踪介质 ，也观察到了金属颗粒过渡的不规则途径。 利用类似的方，在搅拌头台下面 1 mm 处释放的金属颗粒会突然改变它们的运动方向 ，以至于向焊接前进面方向运 动 的 颗 粒 突 然 转 向 ，搅拌摩擦焊铝箱体焊接， 开 始 向 着 相 对 于 搅 拌头旋转方向的逆时针方向运动 。图4示出了在搅拌摩擦焊前进面的塑性流变的逆转。 这种流变逆转行为模式 ，在 Al2195 铝合金材料的搅拌摩擦焊试验中[7 ] ，通过加入 Al5054 铝合金材料 ，也得到了证实。

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