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采用搅拌摩擦焊对铸造镁合金AZ91D、挤压态变形镁合金ZK60-Gd同种和异种材料间进行焊接,研究了搅拌头旋转速度和焊接速度对接头组织形貌及性能的影响,并获得了各自搅拌摩擦焊焊接所适合的工艺参数的范围,并初步探讨了镁合金搅拌摩擦焊接头的成形机理以及各种缺陷产生的原因。研究结果表明：(1)当旋转速度为1000-1400r/min、焊接速度为50-150mm/min时,采用搅拌摩擦焊焊接厚度为6.0mm的铸造镁合金AZ91D,可以得到表面成形良好、内部无孔洞和隧道的接头；焊接区与母材组织差异较大,接头焊核区为细小的再结晶组织,第二相弥散分布；热影响区为部分再结晶组织,再结晶的晶粒沿原铸造晶粒的晶界生长；对接头进行拉伸实验,其抗拉强度高于母材,并且母材拉伸断口脆性明显,而接头在预制缺口的情况下,接头拉伸断裂呈现韧性断裂。(2)当旋转速度为900～1300r/min、焊接速度为120-240mm/min时,采用搅拌摩擦焊可实现镁合金ZK60-Gd的有效连接；接头焊核区晶粒明显细化,Mg-Zn-Gd高温相在搅拌头的作用下弥散分布,粗大的MgZn2相被破碎,并且部分或全部溶入镁基体中；接头焊核区的硬度高于母材,拉伸时接头断裂出现在前进侧热影响区且抗拉强度均低于母材；另外,焊接参数对焊核区的硬度没有明显的影响,时效处理后接头各区域硬度及抗拉强度稍有提高。(3)当旋转速度为800r/min～1400r/min、焊接速度为5Omm/min～300mm/min,并将AZ91D置于后退侧、ZK60-Gd置于前进侧进行焊接时,可以实现镁合金AZ91D/ZK60-Gd之间的有效连接；接头焊核区的硬度明显高于这两种镁合金的母材,并且硬度值分布不均匀、波动较大；进行拉伸实验时,接头断裂均发生在镁合金AZ91D母材处,成为接头最薄弱的区域。(4)在搅拌针螺纹的作用下,塑性金属沿接头厚度方向移动,抽吸一挤压为接头塑性金属流动的主要特征；在固定搅拌头轴肩下压量的情况下,旋转速度和焊接速度是影响镁合金搅拌摩擦焊接头质量的主要因素,而且两者之间不是相互独立的,在焊接过程中,若两者匹配不合适就不能获得质量优良的接头。