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为合理使用我国稀缺金属铜资源、节约成本,近年来铝/铜复合结构发展迅速,对其加工工艺的需求日益增加。搅拌摩擦点焊作为在搅拌摩擦焊基础上形成的一种新型固相连接技术,具有工艺过程简单,接头质量高等优点,在铝/铜异种金属的连接方面具有极大优势。本文对2mm厚的1060铝合金和T2紫铜进行搅拌摩擦点焊试验,分析了搅拌头转速、停留时间、轴肩下压量和搅拌头形状对接头微观组织和力学性能的影响规律,并实现力学性能的优化,提出铝/铜搅拌摩擦点焊接头形成机理。铝/铜搅拌摩擦点焊接头关于搅拌头旋转轴心对称,中心存在匙孔,在其附近形成搅拌区,下层的铜被搅拌针带入铝形成Hook结构,材料间产生机械混合和冶金结合而形成完整的接头。Hook参数中的高宽比(HH/FBR)值随热输入增加先增大后减小。微观组织特征分析表明,Hook结构靠近匙孔界面均形成Cu Al2-Cu Al-Al4Cu9叠层结构,Hook结构远离匙孔界面主要由Cu Al2层和不连续分布的Cu Al相构成。焊接热输入增加时,界面化合物层厚度增加。接头力学性能分析结果表明,铝/铜搅拌摩擦点焊接头显微硬度分布曲线关于接头中心线对称,SZ区域硬度值最高,HAZ区域硬度值最低。焊接热输入增加时,显微硬度值略有下降,接头拉剪抗力呈先上升后下降的趋势。当采用柱状带螺纹搅拌头,搅拌头转速2250r/min、停留时间5s、轴肩下压量0.1mm时,接头拉剪失效载荷最大为4.304k N。焊接缺陷、Hook结构形态和金属间化合物层厚度共同决定接头拉剪性能,而金属间化合物种类为拉剪断裂路径的决定性因素。采用响应面法进行工艺优化,搅拌头转速2371.27r/min、停留时间4.96s、轴肩下压量0.1mm时,接头拉剪失效载荷最优为4.398k N。对焊接过程特征参数进行测量,随搅拌头与材料间相互作用增强,接头峰值温度提高,搅拌头下压力和扭矩峰值减小。铝/铜界面处化合物形成热力学和动力学结果表明:铝/铜界面固相反应最先形成的化合物相为Cu Al2相,随后受相变动力学影响Cu Al相和Al4Cu9相依次形核长大,形成Cu Al2-Cu Al-Al4Cu9叠层结构。SZ为弥散颗粒复合结构,部分最终演变为Cu Al2颗粒。在不同的焊接热输入下,界面金属间化合物形成种类和厚度不同,且塑化程度差异致使材料流动行为不同,据此提出铝/铜搅拌摩擦点焊接头形成机理。