特超级双相不锈钢(Hyper Duplex Stainless Steel,简称HDSS)作为第四代双相不锈钢,具有比现有的超级双相不锈钢更加优异的力学性能和耐蚀性能,点蚀当量接近50,服役温度接近90℃,此外屈服强度值可以达到800MPa,被广泛应用于深海石油和天然气开采领域。同时,作为一种结构材料,焊接性的优异与否决定了其能否在工程领域的推广。HDSS是双相不锈钢的发展延伸物,其在熔焊过程中也会出现双相钢熔焊过程中常见的问题,加上自身高合金化容易析出有害相,这些问题制约了其优异性能的实现。搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)作为一种创新型焊接技术——固相连接,具有焊接峰值温度低、冷速快和适用性强等优点,近几年在低合金钢和不锈钢领域得到了大规模推广,有效地解决了不锈钢特别是双相钢熔焊过程中的缺点,其在双相不锈钢焊接过程中展现了很大的潜力。因此,本文将开展HDSS的搅拌摩擦焊试验,研究不同焊接工艺对焊接件性能的影响,旨在为HDSS的工程应用推广提供一个极具潜力的焊接方法。FSW过程中,工艺参数的选取为固定的行进速度υ=100mm·min-1,及四个不同的搅拌头旋转速度,分别为ω=200rpm,300rpm,400rpm和500rpm。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X-ray衍射仪(XRD)及电子背散衍射仪(EBSD),分析和研究对接接头微区组织变化及析出相情况。利用显微硬度测试和拉伸测试来评价对接接头焊接件力学性能,利用动电位极化曲线及阻抗谱测试来评价fsw接头腐蚀性能。通过对焊接件显微组织变化分析、力学性能分析和腐蚀性能分析,来达到工艺的最优化设计和焊接性的深入了解,探讨fsw焊接hdss的适用性。其主要结论如下:不同旋转速度下对接接头的焊接件均有少量变形,焊接接头表面没有出现明显的沟槽状缺陷,有少量飞边。但是,与其他旋转速度下平整光滑表面相比,200rpm焊缝表面有些部位波峰之间填充不足、成形性差。焊接接头截面宏观形貌观察表明,对接接头可以分为三个区域:焊核(sz),热机影响区(tmaz)及母材(bm),没有明显的热影响区(haz)。焊核区域位于fsw对接接头中心部分,两相组织发生了明显的细化。但是,整个焊核区域两相晶粒尺寸表现出了非均质性。热机影响区分布在sz区外侧很窄的范围,依据焊接过程中搅拌针两侧热塑性材料流变行为的不同,分为前进侧tmaz和返回侧tmaz。焊核区ebsd分析表明,焊核区两相组织发生细化的原因是焊核区发生了动态再结晶,奥氏体相晶粒细化的程度要大于铁素体。焊根底部显微组织观察表明,200rpm和300rpm焊根底部出现了一定量的析出相,且200rpm焊根底面存在“假象连接”。四个旋转速度下,截面连接致密,没有出现空洞和内部缺陷。对接接头的硬度值要高于母材,硬度最大值位于焊核,且随着转速值降低,接头平均硬度值增大。单个转速下,从母材到焊核区,硬度值逐渐增大,变化最大部分出现在热机影响区。200rpm和300rpm工艺下焊接件都断裂在焊核,400rpm和500rpm断裂在靠近热机影响区的母材区域。除200rpm以外,焊接件的强度指标要大于母材。焊接件与母材相比力学性能的变化表明,焊接接头与母材是高强匹配。宏观断口扫描电镜研究发现,200rpm断口为脆性断口,其他焊接工艺下断口都由大小不一的韧窝构成。借助动电位极化曲线和阻抗谱来评定FSW接头的耐蚀性能,发现除200rpm外,焊核表面耐蚀性均能达到或者优于母材的耐蚀性能,且随着搅拌速度降低,焊核表面耐蚀性能更加优异。200rpm焊核表面显微组织研究发现,由于焊接热输入较低,表面存在一条类似于沟槽状缺陷的未填充区。