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搅拌摩擦焊是一种固相连接技术,由于其焊接特点的独特性和优越性,这种新型的焊接技术在铝及其合金的焊接方面显示出了巨大的优势。研究的主要内容涉及接头微观组织、接头力学性能、焊接温度场及焊接设备等。目前,搅拌摩擦焊接头疲劳性能的相关研究还处于初级阶段。深入研究各种工艺参数、焊接缺陷和组织结构等因素对搅拌摩擦焊疲劳强度及寿命的影响规律,将为推广和应用这种技术、建立合理有效的疲劳评定规范提供重要依据。本文主要将四种航空常用铝合金(2024、6082、7050、7075)作为研究对象,在不同工艺参数下,测定了搅拌摩擦焊对接接头在不同疲劳试验参数和加载模式下的疲劳寿命,获取了大量的试验样本数据,并进一步研究了四种铝合金搅拌摩擦焊接头的宏观疲劳性能与搅拌摩擦焊接头热影响区之间的关系。研究结果表明,搅拌摩擦焊接头较美观,焊后板材几乎无变形;焊接接头内形成了焊核区、热-机械影响区和热影响区三个区域。焊缝区的显微硬度呈高—低—高—低—高的趋势分布,硬度的最低点出现在组织粗大且软化现象明显的热影响区内。通过试验得到了接头的S-N曲线,搅拌摩擦焊接头表现出了良好的高周和低周疲劳性能。高周疲劳试样和低周疲劳试样主要断裂在焊缝中心根部和接头软化现象严重的热影响区内。7050和7075铝合金FSW接头都表现为循环软化特性;断口为典型的疲劳断口,裂纹在接头表面和内部的缺陷处起裂,在外加循环应变的作用下不断扩展,最后断裂。焊缝的整体疲劳断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂。接头热影响区组织对2024铝合金FSW接头高周疲劳性能的影响较为显著,在较低的搅拌头旋转速度下接头的高周疲劳性能更为优良。接头热影响区组织对6082铝合金FSW接头高周疲劳性能的影响不大。接头热影响区组织对7050和7075铝合金FSW接头低周疲劳性能有较大影响。细小的晶粒对接头的疲劳性能是非常有益的。本课题通过一系列试验证明,当工艺参数选择适当时,能够获得成形好、内部组织细小的搅拌摩擦焊接头。而接头细小的组织尤其是热影响区的组织形貌对接头的疲劳性能影响比较显著。这为搅拌摩擦焊接头疲劳性能提供了参考,具有重要的实用价值。