2219铝合金搅拌摩擦焊“弱连接”缺陷的制备及表征

危 荃，陈华斌，郑德根，王 飞，林 涛

（1.上海航天精密机械研究所，上海 201600；2.上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200240）

2219铝合金属于Al－Cu－Mn系可热处理强化合金，由于其低温和高温力学性能、断裂韧性、焊接性能以及抗应力腐蚀等方面具有明显的优势，被广泛应用于航空、航天领域［1－2］。2219铝合金焊接热裂倾向较低，气孔敏感性较强，传统的熔焊方法容易产生气孔、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊（Friction stir welding，FSW）作为一种快速发展的新型固相焊接方法，与传统的熔焊方法相比，FSW在轻合金材料连接方面具有诸多优点：固相连接（无气孔、凝固裂纹，无合金元素烧损、偏析，接头性能优异）；焊接接头残余应力低、变形小；节能、节材、环保及属于绿色焊接技术［3－4］。

目前针对FSW的研究主要集中在以下几个方面：FSW产热机理与模型精度描述；焊缝金属塑性流动相、离散相、强化相的动态恢复和再结晶精确理论模型；FSW接头弱连接缺陷形成机制和有效表征，如“焊核区洋葱环”、“S”线物理学和冶金学基础理论。显然，FSW焊缝缺陷在一定程度上会对产品的安全性和服役的性能产生较大影响［5－7］。因此，针对FSW焊缝缺陷的有效检测和判定的研究必将推进FSW工艺在航空、航天领域的深度应用。笔者以2219铝合金为研究对象，通过“示踪铜箔”方法揭示搅拌摩擦焊塑性金属在接头内的迁移行为，并进一步分析2219铝合金表面氧化膜在FSW接头形成黑色“S”线缺陷OM形貌和超声相控阵检测扇扫图谱特征。

1 缺陷制备及试验方法

试验材料为6mm厚、T62状……