2024铝合金与T2紫铜的搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

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(1.湖南九方焊接技术有限公司，湖南 株洲412007；2.燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛066004)

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铝-铜异种金属焊接接头在电力电子、新能源汽车和电气自动化行业有着广阔的应用前景[1-4]。目前，制备铝-铜的异种金属焊接接头引起了大量科研工作者的兴趣，既可以降低资源消耗，发挥两种材料各自的性能优势，还能为一些特殊结构的设计提供连接可靠的方案。然而，铝铜两种金属物理化学性能差异极大，且在焊接过程中极易生成脆性金属间化合物，很难采用传统的熔化焊实现高质量的连接。采用固相焊接的方法对铝-铜异种金属的连接更具优势，比如：爆炸焊、摩擦焊和轧制焊，但这些方法本身存在诸多不足，比如：爆炸焊的焊接质量及安全问题，轧制和摩擦焊仅限特殊接头形式。

搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)是1991年英国焊接研究所发明的一种新型绿色固相焊接技术[5]。这项焊接技术自发明以来在轻质有色金属焊接领域得到了飞速的发展和应用，不仅解决了传统熔焊难以焊接的2xxx和7xxx铝合金的优质连接，而且在铜合金、钛合金、塑料和钢铁等连接方面也得到了应用。目前对于铝-铜异种FSW的研究主要是集中在优化焊接工艺、接头组织及力学性能影响因素、铝-铜界面结构和电学性能测试等方面[6]。如：P. Xue等人[7]采用大轴肩的搅拌工具、搅拌针向铜侧偏置工艺得到了弯曲性能优异的铝-铜异种接头；I. Galvão 等人[8-9]通过优化搅拌头形状和增加偏置工艺，改善了接头焊缝成形；……