【摘 要】
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Al-Mg合金由于其韧性好,具有较高强度,耐蚀性好,被广泛应用于工业中,但此类合金焊接性能差,在使用传统方法进行焊接时容易产生变形、气孔、热裂纹等问题,制约了Al-Mg合金的进一步深入应用。搅拌摩擦焊温度低,可以有效避免气孔、热裂纹等缺陷,在铝合金的焊接中得到了广泛应用。但Al-Mg合金经搅拌摩擦焊后会存在部分软化区,而导致焊接头性能降低。为改善Al-Mg合金的焊接性能,本文向Al-Mg合金中添加
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Al-Mg合金由于其韧性好,具有较高强度,耐蚀性好,被广泛应用于工业中,但此类合金焊接性能差,在使用传统方法进行焊接时容易产生变形、气孔、热裂纹等问题,制约了Al-Mg合金的进一步深入应用。搅拌摩擦焊温度低,可以有效避免气孔、热裂纹等缺陷,在铝合金的焊接中得到了广泛应用。但Al-Mg合金经搅拌摩擦焊后会存在部分软化区,而导致焊接头性能降低。为改善Al-Mg合金的焊接性能,本文向Al-Mg合金中添加Sc、Zr合金元素,通过对比研究Al-Mg和Al-Mg-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊接头组织和性能差异,探索Sc、Zr的添加对Al-Mg合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响机理。论文得出以下主要结论:（1）Sc、Zr的添加可以有效改善Al-Mg合金搅拌摩擦焊接头组织。添加Sc、Zr后,焊核区的平均晶粒尺寸从9.58μm降低为2.5μm,再结晶晶粒得到明显细化;Sc、Zr的添加抑制了热机影响区和热影响区的再结晶过程,这两个区域中仍保留有大量纤维组织,仅发生了部分再结晶。（2）添加Sc、Zr后,在Al-Mg合金搅拌摩擦焊接头的各区域都形成了均匀弥散的纳米尺度Al3（Sc,Zr）析出相,有效改善了接头力学性能。添加Sc、Zr后,搅拌摩擦焊接头的硬度最低值提高了12.2%,有效改善了硬度软化区的问题,使焊接头的综合力学性能得到明显提升,在基本保持其延伸率的同时（仅下降2.5%）,接头屈服强度提高了32.3%,抗拉强度提高了17.3%。（3）Sc、Zr的添加能够有效改善Al-Mg合金搅拌摩擦焊接头的耐蚀性。添加Sc、Zr后,母材区的腐蚀坑深度有所降低,而焊核区的晶间腐蚀深度从84.3μm降低为49.7μm。
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