铝合金等轻量化材料已广泛应用于多种工业制造领域,由于产品的特殊性,对其焊后接头的疲劳性能有着很高的要求。目前国内外很多学者已经在铝合金搅拌摩擦焊的工艺参数、显微组织和力学性能等方面进行了大量研究,对于疲劳性能研究相对较少,而疲劳性能又是焊接接头的重要性能,因此加强对铝合金疲劳性能的研究显得尤为迫切。本文以5052铝合金为主要研究对象,并对搅拌摩擦焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度以及疲劳性能进行了研究,本文主要研究内容如下:1.研究了 5052铝合金搅拌摩擦连接区域的微观组织。结果表明,搅拌摩擦连接区域可分为焊核区、热机影响区、热影响区和母材区。焊核区组织为细小的等轴晶且发生动态再回复;热机影响区受到机械搅拌和焊接热循环的双重作用,其晶粒随着搅拌头的搅拌作用被挤压拉长,且在焊接热循环的作用下晶粒逐渐长大,最终以变形的较大长条状存在,同时前进侧热机影响区与热影响区分界线较为明显,在后退侧不明显。2.研究了 5052铝合金搅拌摩擦连接区域的力学性能。结果表明,当搅拌头连接速度不变时,接头抗拉强度随着旋转速度的增大呈现先增大后减小的趋势,伸长率也出现先增大后下降的趋势。当搅拌头旋转速度不变时,接头抗拉强度随着连接速度的增大呈现先减小后增大的趋势,伸长率也出现先减小后增大的趋势。两种情况下,焊接区域的断口均表现为韧性断口,当旋转速度为800rpm、连接速度为120mm/min时,焊接区域的抗拉强度最高。焊接区域硬度整体呈现“W”型分布,由从焊缝中心向两侧降低,在热影响区与热机影响区过渡区时,显微硬度最低,然后在逐渐升高。在搅拌头转速为800rpm,连接速度为120mm/min时,连接区域显微硬度值最大,为62.6HV,略高于母材。3.研究了不同工艺参数下的疲劳寿命。结果表明,当搅拌头旋转速度为800rpm,连接速度为120mm/min时,此时疲劳寿命最大,当搅拌头旋转速度为600rpm,连接速度为120mm/min时,此时疲劳寿命最小。当搅拌头连接速度一定时,疲劳寿命随着搅拌头旋转速度的增加均呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度一定时,疲劳寿命随着搅拌头连接速度的增加呈现先下降后上升的趋势。不同焊接工艺参数下的疲劳寿命的变化趋势与抗拉强度的变化趋势、硬度的变化趋势均基本保持一致。4.研究了不同工艺参数下的疲劳断口特征。结果表明,5052铝合金疲劳断口可分为三个区域:疲劳源区、稳态扩展区和瞬断区。其中疲劳断口的形貌并不唯一,存在很大的差别。裂纹扩展区并无明显的疲劳辉纹,且大多数表面都存在撕裂脊,表明其扩展区断裂以类似解理断裂的方式进行。瞬断区的韧窝数量不同,这与焊接接头的性能有关,瞬断区的断裂均为塑性断裂。