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摘要
目的 采用搅拌摩擦焊，对比分析大气环境和水下环境下铝/铜接头的组织与性能，以期获得力学性能更优异的铝/铜焊接接头。方法 利用搅拌摩擦焊，在焊接速度为40 mm/min、旋转速度为1 000 r/min的条件下，分别在大气环境和水下环境下对厚度为9mm的6061铝合金板和T2纯铜板进行焊接。然后，对铝/铜界面、焊核区进行扫描电镜及能谱分析，并对铝/铜界面及焊核区进行物相分析，确定产物相组成。最后，对铝/铜试样进行拉伸及硬度检测。结果 铝/铜接头均无裂纹、气孔等缺陷。铜颗粒弥散分布在焊核区，铝/铜界面形成金属间化合物层。水下搅拌摩擦焊下界面元素扩散距离明显变短，且金属间化合物厚度更薄。铝/铜接头的金属间化合物为AlCu和Al4Cu9。大气环境焊接下接头的抗拉强度为130.6 MPa，断裂方式为脆性断裂；水下焊接下接头的抗拉强度为199.5 MPa，断裂方式为韧性断裂。水下环境下的接头硬度值更高，其中热影响区的硬度最低值约为65HV。结论 水下搅拌摩擦焊铝/铜接头无裂纹、气孔等缺陷。组织上，水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头界面元素扩散距离更短，硬脆的金属间化合物更少；性能上，水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头强度更高，抗拉强度达到199.5 MPa，达到母材的74.4%。
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单位轧制技术及连轧自动化国家重点实验室; 东北大学
