钢铝搅拌摩擦焊搭接接头的机械结合与冶金结合方式

来源：机械工程学报杂志2015年第16期北京时间：

作者：林健, 赵海峰, 雷永平, 赵翀, 吴中伟

单位：北京工业大学材料科学与工程学院 北京 100124

摘要：为了在汽车制造业中实现节能环保的目的，铝合金在车身材料中的应用是实现汽车结构轻量化的重要途径。然而，钢/铝异种材料的连接问题尚未得到解决。考虑采用搅拌摩擦焊方法连接钢/铝异种材料，通过控制搅拌针的压入量，获得两种不同结合方式的接头：一种是搅拌针进入钢材中，形成机械+冶金结合的接头；另一种是搅拌针不进入钢材中，仅通过热传递的方式将摩擦热量传输到钢/铝冶金界面上形成冶金结合的接头。对形成的异种材料接头进行剪切测试和连接界面观察。研究结果表明，钢板上的镀锌层对钢/铝接头的形成具有重要影响。在机械+冶金结合的接头中，钢/铝之间的冶金界面层较厚，主要由Al、Zn元素组成；而在冶金结合接头中，界面层的厚度仅为2～3 μm，且主要由Fe、Al元素组成，并对影响接头强度的影响因素进行探讨。

关键词：钢/铝异种材料接头,搅拌摩擦焊,接头强度,界面层,失效模式；

基金资助：国家自然科学基金(51005004，51275006)、北京市自然科学基金(3132006)和北京市教委项目科研(面上)(KM2012100050010)资助项目