预热摩擦搅拌焊接的铍铝铸造合金的微观结构与力学性能

《Welding in the World》：Microstructure and mechanical properties of a preheating friction stir welded beryllium aluminum casting alloy

贝铝合金广泛应用于航空航天领域，因其低密度、高刚度和优异热稳定性。但铍与铝的物理和冶金学差异使常规焊接难以获得高质量接头。本研究对比分析了常规摩擦焊（FSW）和热辅助摩擦焊（HA-FSW）焊接铸态贝铝合金的效果。热辅助FSW通过预热基材和垫板，显著提升材料塑性流动性，有效防止隧道缺陷和表面裂纹形成。高温促进动态再结晶，焊核晶粒细化，显微硬度增至约330 HV（基材的2.3倍）。然而局部微观结构不均和铍颗粒微裂纹仍降低接头拉伸强度。本研究验证了热辅助FSW在解决贝铝合金焊接难题中的潜力。

　　

摘要

铍铝（BeAl）合金因其低密度、高刚度和优异的热稳定性而在航空航天工业中得到广泛应用。然而，铍（Be）和铝（Al）在物理和冶金性质上的显著差异使得传统的熔焊方法无法实现高质量的焊接接头。本研究采用了传统的摩擦搅拌焊接（FSW）和热辅助摩擦搅拌焊接（heat-assisted FSW）技术来焊接铸造态的BeAl合金。对比分析表明，热辅助FSW工艺通过预热基材和背板，显著提高了焊接过程中的材料塑性流动性能，并有效防止了隧道缺陷和表面裂纹的产生。焊接过程中的高温促进了动态再结晶，使得焊缝区域的晶粒得到显著细化，显微硬度提升至约330 HV，约为基材硬度的2.3倍。不过，铍颗粒内部的局部微观组织不均匀性和微裂纹仍然在一定程度上降低了接头的抗拉强度。本研究展示了热辅助FSW技术在解决BeAl合金焊接问题方面的巨大潜力，并为未来的工艺优化提供了宝贵的参考。