机械工程学报

作者：张贤昆, 石磊, 武传松, 刘小超, 高嵩

单位：1. 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室 济南 250061;2. 东南大学机械工程学院 南京 211189;3. 齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院 济南 250353

关键词：铝/钛异种搅拌摩擦焊,流体动力学模型,温度场,固相扩散理论,金属间化合物；

基金：国家自然科学基金(52275349，52035005)和山东省重点研发计划(重大科技创新工程)(2021ZLGX01)资助项目。

搅拌摩擦焊非常适合于钛/铝异种结构的制造，但工艺参数对钛/铝搅拌摩擦焊过程中传质和传热的影响和界面金属间化合物的精准调控仍需要深入研究。基于流体动力学和固相扩散理论，针对不同焊接速度条件下钛/铝搅拌摩擦焊过程中的温度场、材料流动及金属间化合物的生长进行模拟和对比分析。研究发现，焊接速度的变化对钛/铝异种金属搅拌摩擦焊过程中的峰值温度影响小于对高温持续时间的影响。模型表明，15 mm/min焊接速度下的高温持续时间约为60 mm/min焊接速度的四倍，但两者界面处峰值温度差异仅约为40 K。金属间化合物的生长主要受峰值温度和高温持续时间的影响，高温持续时间的增加是低焊速条件下金属间化合物增厚的主要原因。高焊速下，焊缝底部材料流动不充分是导致未焊合缺陷产生的根本原因。通过试验测温、TMAZ边界测量及IMCs厚度测量，验证了模型的准确性。

来源：2024年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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