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目前铝合金结构在高速列车制造中有着广泛运用,但传统熔焊进行焊接时容易出现气孔、裂纹等缺欠,搅拌摩擦焊(FSW)是固相连接方法,不存在熔焊导致的气孔、裂纹等问题,目前已成为国际上高速列车制造的发展趋势和研究热点。6N01、7N01铝合金正广泛应用于我国高速列车的制造领域,在枕梁等构件中它们的连接问题不可避免。由于两种铝合金的材质、沉淀行为不一致,传统弧焊方法焊接时对焊接材料及工艺要求很高,而FSW不需要填充材料,接头性能也普遍优于弧焊接头,因此开展高速列车用6N01、7N01铝合金FSW接头组织性能的研究,对于降低列车制造成本、提高列车可靠性具有重要意义。FSW接头两侧不对称,因此两侧的材料设置对接头组织性能可能存在一定影响,本文首先对不同材料设置下的两类异种铝合金FSW接头组织转变机制进行了研究,结果表明:FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)及母材(BM)组成。WNZ以细小等轴晶为主;TMAZ在塑性金属的挤压作用下形成弯曲的变形晶,前进侧变形程度更大;HAZ仅受热作用,晶粒发生粗化。在6N01铝合金一侧,母材以尺寸在20nm到40nm之间的针状β’’相为主;焊核区和热机影响区沉淀相均固溶于基体;热影响区中β’’相将发生粗化或转变为杆状β’相,材料设置会对热影响区中β’’相的转变程度造成影响。对不同材料设置下的异质接头性能进行研究发现:异质接头中6N01铝合金一侧为薄弱侧,该侧硬度由BM到HAZ逐渐降低,HAZ到WNZ有所升高,拉伸、疲劳断裂均发生在该侧HAZ。此外,材料设置对接头性能有一定影响,当6N01铝合金位于前进侧时,接头的强度提高约3%、冲击韧性提高近一倍,HAZ软化区范围更窄,但疲劳性能降低15.5MPa,两类接头弯曲性能均良好。6N01铝合金中β’’相强化效果最好,HAZ中β’相大量析出导致该处成为接头薄弱处,母材沉淀相以β’’相为主,位错阻力最大,硬度值最高,焊核区中固溶强化、细晶强化效果最好,热机影响区中的固溶强化效果及较高的位错密度均使得硬度高于HAZ。两类接头疲劳断裂均位于6N01铝合金一侧热影响区,但6N01铝合金置于后退侧时该处β’相尺寸更大,断口更粗糙,使得第二相桥接诱发的裂纹闭合及粗糙度诱发裂纹闭合更容易发生,进而提高材料的抗疲劳性能。