1。4 搅拌摩擦焊冷却研究现状 6

1。5 研究内容与目的 7

1。5。1 研究内容 7

1。5。2 研究目的 8

第二章  试验材料、设备及方法 9

2。1 实验材料 9

2。2 试验设备及其原理 9

2。2。1 双轴肩搅拌摩擦焊机 9

2。2。2 BTFSW搅拌头 11

2。2。3 温度检测装置 12

2。3 试验方案 13

2。3。1 试验方案设计 13

2。3。2 试验前准备 14

2。3。3 焊接工艺参数的选择 15

2。3。4 焊接接头质量分析 15

2。3。5 焊接接头拉伸试验 17

第三章  焊接结果分析 18

3。1 引言 18

3。2 结果分析 18

3。2。1 焊缝表面成型 18

3。2。2 焊缝金相 20

3。2。3 焊缝硬度 23

3。2。4 拉伸断口形貌 24

3。3 前导区温度与焊接质量关系 26

结  论 29

致  谢 30

参 考 文 献 31

第一章  绪  论

1。1 选题背景及意义

铝合金具有硬度大、熔点低、耐腐蚀性能好等特点，近些年来，在航天航空领域、船舶制造领域、轨道车辆领域等对铝合金材料的需求日益增大，而同时对其焊接要求也逐渐提高。目前国内外经常使用的是惰性气体保护焊即MIG焊以及钨极氩弧焊即TIG 焊来焊接铝合金材料，铝合金的焊接性比较特殊。因此，利用两种熔化焊方法在焊接时容易产生一些问题，例如冶金缺陷中的气孔和裂纹等。搅拌摩擦焊接技术(Friction Stir Welding, FSW) [1]作为一种固相连接技术，在焊接过程中母材并不发生熔化，因此可以避免母材由于熔化从而产生的缺陷。所以搅拌摩擦焊接技术在焊接具有低熔点易氧化焊接性的铝合金材料的焊接应用上具有明显优势。经过二十多年的发展，搅拌摩擦焊已经在很多领域发挥了巨大的作用，但是仍然有着一些局限性。例如，在焊接筒体等大直径结构的环缝时和一些比较特殊位置的焊缝，常规搅拌摩擦焊接经常会遇到装夹问题[2]，解决不了装夹问题，搅拌摩擦焊也将无法使用。但是，这些对传统搅拌摩擦焊进行了改进提升的双轴肩搅拌摩擦焊接技术（Bobbin tool friction stir welding, BTFSW），改善了常规搅拌摩擦焊的局限性，和传统的搅拌摩擦焊接技术相比，双轴肩搅拌摩擦焊接技术有着更特别的优势以及不同的使用前景。

目前为止,欧美等发达国家的搅拌摩擦焊接技术已经趋于成熟,其用来焊接铝合金材料已进入商业化阶段,在我国搅拌摩擦焊领域的研究也如火如荼的进行着[2-6]，但是国内关于双轴肩搅拌摩擦焊的研究较少。本课题研究的底部散热型的双轴肩搅拌摩擦焊过程，更是在国内外首次研究，对双轴肩搅拌头的底部进行散热，分析了不同焊接状态下的焊接工艺对接头各区域组织与力学性能的影响规律，对进一步揭示BTFSW机理以及其推广有着相当重要的推动意义。