6061铝管焊接上取得巨大优势  运用OM,SEM,EBSD,EDS,XRD,DSC和TEM等分析测试技术研究了搅拌摩擦焊工艺参数对6061-T6时效硬化铝合金对接焊接头各区域的晶粒形貌与取向、晶界特征、位错密度以及析出相的影响。探讨了焊接参数、接头各区域的显微组织演变和接头力学性能之间的关系,解明了焊接参数对接头性能影响的本质问题。搅拌摩擦焊对接接头分为母材区、热影响区、热力影响区和焊核区。焊核区的动态再结晶模式同时包括几何动态再结晶和连续动态再结晶。焊接热输入的增加,会同时降低焊核区连续动态再结晶和几何动态再结晶的阻力。6061铝合金作为可热处理强化铝合金,具有低密度、较高的比强度、良好的耐蚀性、焊接性等特性,在航空航天、汽车、船舶等领域得到广泛应用。作为一种固相连接工艺,搅拌摩擦焊技术在铝及其合金的焊接方面显示出了巨大的优势,并通过在设计和制造中增加铝合金的使用量来实现载具的轻量化。在高焊接速度下,随搅拌头转速的增加,主要表现为几何动态再结晶能力的增强,从而促进大角度晶界长度百分比的增加。然而,在低焊接速度下,随搅拌头转速的增加,主要表现为连续动态再结晶能力的增强,从而使小角度晶界的长度百分比增加。降低焊接速度,焊核区的位错密度会随动态回复和连续动态再结晶能力的增强而下降,从而使焊核区硬度下降。焊核区的织构主要为剪切织构和再结晶织构。焊核区织构组分的类型、强度分布与材料所处的应变状态有关,高焊接速度和高搅拌头转速下,焊核区材料会在大应变量下发生变形。焊核区非共格的Σ3晶界的形成是几何动态再结晶的结果,而不是发生了孪晶变形。当焊接速度较低时,接头各区域的位错密度均较低,热影响区针状的β"相逐渐被棒状β’和Q’相取代,由于热影响区不受搅拌针的搅拌作用,时效相不会被破碎细化,因而β’和Q’等相的尺寸会随着焊接热输入的增加而增加。增加搅拌头转速,热影响区硬度会随位错密度的降低而进一步降低。接头拉伸试验表明,接头力学性能的最优值是在高焊接速度和适当的搅拌头转速下获得。接头断口形式均以韧性断裂为主,断口位于靠近母材的热影响区。抗拉强度一般与热影响区硬度的最低值有关,而延伸率则与包括焊核区、热力影响区和热影响区在内的软化区域的范围有关。同时,搅拌头转速的增加还会使β’、β、Q’和Q等过时效相破碎细化甚至溶解;焊接速度降低后,以u相为代表的α-Al(Mn,Cr,Fe)Si颗粒相会在被搅拌针破碎细化的β’等过时效相上形核或独自长大。搅拌头后方焊核区材料的主要流动方式为:由后退侧逆时针进入搅拌头后部,同时还会有少量由前进侧顺时针进入的反向塑性金属流。降低搅拌头转速,反向塑性金属流向上扩展;而降低焊接速度,反向塑性金属流则朝焊核区中部横向扩展。当搅拌针附有螺纹时,增加搅拌头的转速,会促进后退侧的材料向上运动,使得更多的材料越过焊核区上部最终被挤入靠近前进侧的焊核区下方,从而加速材料的塑性流动。搅拌摩擦焊接头的热输入,由工件与搅拌头接触界面的产热和塑性变形产热构成。工件与搅拌头接触界面的产热会随搅拌头转速的增加而降低,而接头的塑性变形产热却随搅拌头转速的增加而增加。