机械工程学报

作者：申志康, 王波, 杨益, 管月辉, 周平, 侯文涛, 朴钟宇, 刘小超, 黄国强, 杨夏炜, 陈海燕, 田艳红, 李文亚, 李会军

单位：1. 西南大学工程技术学院 重庆 400715;2. 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;3. 伍伦贡大学机械、材料、机电与生物医学工程学院 伍伦贡NSW 2522 澳大利亚;4. 浙江工业大学机械工程学院 杭州 310023;5. 东南大学机械工程学院 南京 211189;6. 南京航空航天大学材料科学与技术学院 南京 210016;7. 西北工业大学陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室 西安 710072

关键词：搅拌摩擦钎焊,铝合金,镀锌钢,连接机理,疲劳性能；

基金：国家自然科学基金(52174374，U23A20622，51975479)、先进焊接与连接国家重点实验室开放课题(AWJ-23M15)和中央高校基本科研业务费专项资金(SWU-KR22034)资助项目。

提出根据搅拌摩擦焊的低温和大塑性变形特性，采用仅将搅拌头在上板铝合金中进行搅拌，并将镀锌钢表面的镀锌层作为中间层材料，以提高铝合金与钢的界面冶金结合及其疲劳性能。结果表明，利用搅拌摩擦焊的热力耦合作用，通过镀锌层极大地提高了铝合金与钢的焊接性。具有钎料作用的镀锌层阻止了铝和钢的直接接触，从而避免了金属间化合物的生成，锌在铝/钢界面的返回侧较为聚集，而在其前进侧形成了典型的铝-锌固溶体组织。焊缝中心的锌被挤出，在界面处发现了热镀过程中形成的纳米尺度的Fe3Al和Fe4Al13。铝/钢搅拌摩擦钎焊接头剪切强度较为稳定，其最大剪切强度和延伸率分别可达333.8 N/mm和11.33%。在疲劳载荷的作用下，铝/钢搅拌摩擦钎焊接头的失效模式有三种：较高应力水平下的铝/钢界面断裂、中等应力水平下的混合断裂及较低应力水平下的母材断裂和界面断裂。在疲劳应力水平为2.64 kN时，接头循环2×106次而未发生断裂。

来源：2024年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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