铝及其合金在焊接的过程中,由于热输入的影响会导致焊接接头软化,根据其软化问题研究人员从焊接工艺、冶金学方面采取了些许措施,但都有一定的局限性。本文通过深冷处理来改善搅拌摩擦焊接头软化问题,并对此展开了系列研究。首先,研究了5 mm厚的5A06-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接工艺对接头组织与性能的影响,设计了9组不同的焊接工艺参数,通过接头宏观形貌、微观组织以及力学性能等分析手段,发现当转速为1200 r/min,焊速为150 mm/min时力学性能较好,其抗拉强度和延伸率为358.7 MPa和13.9%,分别达到了母材的93.7%和43.9%。其次,研究了5A06-H112铝合金搅拌摩擦焊接头深冷处理的机理,从动力学角度分析了深冷处理,FSW接头在进行深冷处理过程中,接头体积会随着温度的下降而收缩,在-196℃时收缩率可以达到1%,从而会导致接头晶体在深冷处理过程中发生微塑性变形,生成大量的位错。最后,研究了深冷处理工艺对5A06-H112铝合金搅拌摩擦焊接头的影响,通过金相组织分析、断口形貌分析、显微硬度分析、力学性能分析及析出相分析等对深冷处理后的接头组织和性能进行了表征,并与未经过深冷处理的接头进行了比较。研究发现,深冷处理时间对FSW接头微观组织的影响表现为:晶粒尺寸随着深冷时间的增加不断变小,析出相数量在3 h时达到峰值,并呈聚集分布,后随着深冷时间的不断增加,析出相数量没有明显增加,但分布变得更均匀;在力学性能上表现为:接头抗拉强度和部分区域的显微硬度都是随着深冷时间的增加而不断增加的,延伸率随着深冷时间的增加呈先降低后增加的趋势,在深冷12 h时,接头的显微硬度、抗拉强度及延伸率达到最大值,抗拉强度和延伸率分别可以达到385.3 MPa、17.2%,与未经过深冷处理的接头相比,分别提高了7.4%、23.7%。深冷处理温度对FSW接头微观组织的影响表现为:随着深冷温度的不断降低,晶粒尺寸不断变小,析出相数量不断增加并呈弥散分布;在力学性能上,接头的抗拉强度和各个区域的显微硬度都不断增加,延伸率呈先降低后增加的趋势,在-196℃深冷时,接头的显微硬度、抗拉强度及延伸率达到最大值,抗拉强度和延伸率分别可以达到378.6 MPa、17.4%,与未经过深冷处理的接头相比,分别提高了5.5%、25.2%。综合以上分析,深冷处理可以改善搅拌摩擦焊接头软化问题,在经过深冷处理后,接头的强韧性均得到了提高。