针对不同材料接头（AA6061-T6与铜）的高速摩擦搅拌对接焊，开展了基于微观结构特性的疲劳建模研究

《Welding in the World》：Microstructure-sensitive fatigue modeling of High-Speed Friction Stir Butt Welding of dissimilar joints AA6061-T6 to copper

HSFSBW工艺制备的AA6061-T6/Cu异种接头研究显示，优化参数（2000rpm，120mm/min）获得的细晶强化使抗拉强度达177MPa（Cu基材80%）。基于微结构敏感的疲劳模型（MSF-FEM），验证了孔隙、金属间化合物等缺陷对裂纹萌生（微结构 discontinuity）及扩展（小裂纹→长裂纹）的影响机制，实验表明细晶可提升疲劳寿命约30%，断口显示Cu区脆性断裂特征显著优于AA6061区。该模型为异种接头疲劳寿命预测提供了新方法。

　　

摘要

本研究探讨了采用高速摩擦搅拌焊（HSFSBW）制备的AA6061-T6与Cu异种合金接头的疲劳行为。分析了通过优化参数（2000转/分钟，120毫米/分钟）实现的最终晶粒细化对疲劳寿命的影响。拉伸强度达到了177兆帕（为Cu基材的80%）。基于晶粒尺寸和机械性能的微观结构敏感疲劳建模（MSF-FEM）框架用于预测疲劳寿命。该模型考虑了在微观结构不连续处（如空洞、金属间化合物）的裂纹萌生、小裂纹生长以及长裂纹扩展过程。实验结果表明，最终的晶粒细化显著增加了失效循环次数。断裂表面特征显示了韧性断裂与脆性断裂的混合现象，其中铜区域的脆性断裂区域较为明显。MSF-FEM的预测结果得到了实验数据的验证。HSFSBW通过微观结构控制有效提升了接头的疲劳性能，并揭示了微观结构与性能之间的关系。这种方法为HSFSBW异种合金接头的疲劳寿命提供了预测能力。