静止轴肩搅拌摩擦焊接研究进展及展望

褚强 郝思洁 Devang Sejani Vivek Patel 李文亚

摘要：静止轴肩搅拌摩擦焊（SSFSW）作为固相连接领域中搅拌摩擦焊接（FSW）技术的一种重要衍生方法，显著改善了FSW接头表面过热、温度梯度大以及板厚减薄等问题，在轻质合金、低热导率材料、中厚板以及角焊缝等结构焊接中具有巨大的应用潜力。综述了现阶段SSFSW的主要研究进展，涉及SSFSW过程的基本原理、成形特征、微观组织以及力学性能等，以期SSFSW技术形成系统的认知，并展望了其发展前景。

关键词：搅拌摩擦焊接;静止轴肩搅拌摩擦焊接;成形特性;组织;力学性能

中图分类号：TG453+.9            文献标志码：A           文章编号：1001-2003（2020）09-0044-09

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.09.04

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随着绿色环保与节能减排逐渐成为现代工业制造领域的基本要求，先进连接技术的发展与应用备受关注。搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding，FSW）作为一种固相连接技术，避免了传统熔焊工艺中气孔、裂纹、飞溅、烟雾、保护气体或焊剂需求以及高能耗等瓶颈问题，经过近30年的研究和发展已成功在航空航天、轨道交通、电力电子等领域得到大量应用[1]。因其残余应力相对较小、焊后变形小等优点[2-3]，确保了焊接结构件的刚性和尺寸稳定性，在轻质金属连接时具有显著的冶金优势，美国NASA将其与高能束焊并作最具应用潜力的焊接方法[4]。

然而，常规FSW仍存在一定的局限性，一方面轴肩旋转导致局部热-力循环作用相对较大，焊接接头处于不均匀的应变状态，尤其在低导热、厚板材料焊接时存在较大的内应力;另一方面，焊接过程中存在飞边，导致成形接头的有效厚度减小，并且难以实现角焊缝与T型结构焊接[5]。……