机械工程学报

作者：许楠, 陈磊, 刘坤, 刘露涛, 宋亓宁, 包晔峰

单位：河海大学机电工程学院 常州 213022

关键词：搅拌摩擦焊,纯铜,微观组织,力学性能,加工硬化行为；

基金：江苏省自然科学基金（BK20211076）、国家自然科学基金（51805145）和江苏省高校“青蓝工程”资助项目。

由于焊后余热带来的退火软化效应，T2纯铜常规搅拌摩擦焊（Friction stir welding，FSW）焊缝通常会出现位错密度降低和晶粒长大的现象，其屈服强度普遍较低。为消除焊后退火效应并改善力学性能，采用液态CO2同步快速冷却FSW工艺对2 mm的T2纯铜进行焊接。利用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜、显微硬度测试以及拉伸试验对焊缝的微观组织、力学性能和加工硬化行为进行研究。结果表明，纯铜FSW焊缝的晶粒细化机制主要为不连续动态再结晶、连续动态再结晶和孪晶诱导几何动态再结晶。快速冷却FSW纯铜焊缝呈现具有纳米孪晶和高位错密度的细晶结构，在加工硬化第Ⅲ阶段表现出较大的加工硬化率。在第Ⅳ阶段，纳米孪晶为位错增殖提供储存空间，使加工硬化率降低并改善塑性。和常规FSW相比，快速冷却FSW焊缝的屈服强度和断后伸长率分别提高了31.1%和25.7%。本文提出的液态CO2同步快速冷却FSW工艺通过改善焊接热循环可在焊缝中制备异质细晶结构，有助于提高焊缝的屈服强度并使其表现出良好的强塑性匹配。

来源：2022年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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