机械工程学报

作者：李冬晓, 杨纯, 黄鑫, 邢广强, 杨新岐

单位：1. 北京卫星制造厂有限公司北京市航天器焊接技术与装备工程技术研究中心 北京 100094;2. 天津大学材料科学与工程学院 天津 300072

关键词：铝合金,静止轴肩搅拌摩擦焊,T形接头,疲劳性能,断裂机制；

基金：国家重点研发计划资助项目（2018YFB1306400）。

利用自主开发的静止轴肩焊接工具及工装，在不同的焊接参数下均获得到了外观成形良好、无焊接缺陷的T形接头，并对接头内部成形、显微组织、硬度、静载强度和疲劳性能及疲劳失效机制进行了研究。研究结果表明铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T性接头内部质量良好，无缺陷，接头表面存在表面超细晶区，且焊核区内部由于流动状态不同导致组织及硬度存在一定差异，T形接头底板及筋板硬度较母材有不同程度的降低，底板和筋板拉伸试验均断裂于接头热影响区，在优化的参数下底板和筋板方向的接头系数均高于0.7，在2×106疲劳寿命下的特征疲劳强度可达101.0 MPa，远高于IIW建议的设计准则。焊接速度对接头疲劳性能及疲劳失效机制影响较大，疲劳裂纹萌生于T形接头底板和筋板过渡处，低焊速时断裂机制为穿晶断裂，高焊速时由于晶界稳定性差，断口呈现穿晶断裂和晶间断裂的混合形貌。完成了铝合金T形接头的无缺陷焊接及组织性能研究，为铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T形接头在新型轻量化航天器密封舱结构中的应用提供了技术支撑。

来源：2021年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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