阐明纳米流体冷却摩擦搅拌焊接的AA6082-T6合金TMAZ-NZ/HAZ界面的微观结构及位错机制

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Elucidating the Microstructure and Dislocation Mechanism at TMAZ-NZ/HAZ Interfaces of Nanofluid-Cooled Friction Stir-Welded AA6082-T6 Alloys

研究AA6082-T6铝合金摩擦焊接头在常规及纳米流体冷却条件下的微观结构演变与位错机制。发现纳米流体冷却（n-MQL-FSW）显著细化晶粒至8.96±1.52 μm，促进动态再结晶，提高HAZ区硬度均匀性，抑制析出物粗化、溶解及变薄，NZ区硬度达91±1.23 HV，优于常规焊接。

　　

摘要

本研究分析了在常规冷却和纳米流体冷却（葵花籽油和纳米氧化铜）条件下，AA6082-T6合金摩擦搅拌焊接过程中，熔核区（NZ）、热机械影响区（TMAZ）和热影响区（HAZ）交界处的微观结构特征及位错机制。通过纳米流体冷却（n-MQL-FSW）工艺，观察到动态再结晶（DRX）和连续动态再结晶（CDRX）现象，这表现为NZ与TMAZ交界处晶粒取向的分布、晶粒取向的扩散以及长宽比的改变。这种现象归因于焊接过程中较大的应变和优化的热输入。在n-MQL-FSW和FSW条件下，TMAZ/NZ交界处的NZ区域最小晶粒尺寸分别为8.96±1.52微米和13.42±1.93微米。透射电子显微镜（TEM）分析显示，由于严重的塑性变形（SPD）和较高的应变，n-MQL-FSW条件下存储的位错数量较多。此外，n-MQL-FSW工艺显著减少了NZ、TMAZ和HAZ中的沉淀物粗化、溶解和细化现象，并检测到了Mg₅Si₆、Mg₉Si₅和Mg₂Si相的存在。两种工艺条件下，NZ区域的显微硬度最高（n-MQL-FSW为91±1.23 HV），而热影响区（HAZ）的显微硬度最低。同时，由于晶粒细化、位错积累以及强化沉淀物（Mg₅Si₆）的作用，n-MQL-FSW的显微硬度更为均匀。