超声辅助与自铆接对异种铝/镁搅拌摩擦搭接焊性能的耦合效应

《Metals》：Coupling Effects of Ultrasonic Assistance and Self-Riveting on the Dissimilar Al/Mg Friction Stir Lap Weld Performance

　　

摘要

在本研究中，采用传统摩擦搅拌搭接焊接（FSLW）、自铆接FSLW（R-FSLW）和超声辅助R-FSLW（UR-FSLW）对异质AA6061和AZ31合金进行连接。相对较厚的Al-Mg金属间化合物（IMC）层所提供的冶金结合有限，导致FSLW接头在875 N的低拉伸剪切力下发生脆性断裂。自铆接引入了额外的机械互锁作用：具有AA6061铆钉的R-FSLW接头，其拉伸剪切力相比FSLW接头提高了22%。然而，在AA6061铆钉周围的厚Al-Mg IMC层形成了裂纹，仍保留了脆性断裂特征。相比之下，超声辅助不仅提高了铆钉填充率（将未填充面积从0.83 mm2减小至0.61 mm2），还抑制了Al-Mg IMC层的生长并消除了裂纹。此外，超声辅助增加了储存能量并促进了材料流动，细化了金相区（NZ）的晶粒，从而提高了NZ的平均硬度。因此，在AA6061铆钉和细化微观结构的共同作用下，UR-FSLW接头实现了1280 N的拉伸剪切力，延伸率达到FSLW接头的两倍，且断裂模式从脆性转变为韧性-脆性。