铝/铜异种材料搅拌摩擦搭接焊工艺及性能研究

任洪颖，刘豪，陈影

大连交通大学 辽宁大连 116021

1 序言

铜和铝均为良好的导电材料，在工业生产中常用储量大、质量轻的铝代替铜以减少成本，降低构件重量。但铝强度低，导电性也较差，因而不能完全取代铜。而用铝/铜焊接件代替纯铜构件能够提高构件的比强度，充分发挥两种材料的优点，因此铝/铜异种材料的焊接具有重要的应用价值[1，2]。

目前工业生产中铜和铝焊接主要采用熔化焊和钎焊。由于铜和铝物理化学性能以及填充金属和钎料的影响，在焊接过程中存在气孔、脆硬相夹杂等冶金缺陷以及钎焊时腐蚀性助焊剂残留吸湿后使焊缝发生晶间腐蚀等问题[3]。

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding）作为一种新型固相连接技术，具有变形小、接头质量高、无烟尘等优点。焊接过程中金属不熔化，可以避免各类冶金缺陷；通过调节焊接参数可以减少金属间化合物的生成，获得力学性能优良的焊接接头，所以搅拌摩擦焊在铝、铜等有色金属的焊接应用上具有很大的优势。目前，国内外研究较多的是同种材料搅拌摩擦焊，而关于铝/铜异种材料的搅拌摩擦焊研究与应用相对较少。本文旨在对铝/铜异种材料搅拌摩擦搭接焊工艺进行研究，自行设计搅拌头，通过改变工艺参数进行搅拌摩擦焊试验，并对接头进行力学性能测试和微观组织分析，从而调整优化工艺参数[4]。

2 试验材料及搅拌头

试验材料为1060纯铝和T2纯铜，两者都具有高导电性和导热性、良好的耐腐蚀性能和机械加工性能，其化学成分及力学性能见表1、表2[5，6]。……