搅拌摩擦焊接铸铝359+20SiC金属基复合材料时的搅拌头磨损和自优化

摘要

搅拌摩擦焊接铝359+20%SiC金属基复合材料（MMC）时，随着旋转速度的减小和焊接速度的增加，带有螺纹的钢质搅拌头的磨损量也随着减小。当焊接距离超过3m时搅拌头经过自优化，形状达到类似于玻璃杯状的时候，搅拌头的磨损量小于10%。经过自优化的不带螺纹的搅拌头加工的焊接区的SiC颗粒尺寸减小了7%，而在焊接开始时由于带螺纹的搅拌头的磨损，磨损量可以达到25%。经过自优化的搅拌头焊接的焊接区域变得更加一致，由于动态再结晶的影响，晶粒尺寸进一步减小，有利于固相流动。透射电镜分析显示母材和焊接区存在很少的断层密度的区别，除了在焊接区存在一些断层环的区域。焊接区由于动态再结晶晶粒尺寸减小的影响以及SiC颗粒的分布造成硬度相对于母材增加约30%。