镁合金搅拌摩擦焊及其研究现状
搅拌摩擦焊镁铝异种材料研究现状
随着现代制造技术的不断进步，材料焊接技术也在不断发展。
搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方法，因其低能耗、无污染、高效率等优点而备受关注。
在工业界和学术界，对搅拌摩擦焊技术的研究也越来越深入。
一、搅拌摩擦焊简介1. 搅拌摩擦焊的原理和特点搅拌摩擦焊是一种无熔金属的固态焊接方法，通过机械搅拌和摩擦加热的方式将材料焊接在一起。
与传统的熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有温度低、热影响区小、焊接变形小等优点。
2. 搅拌摩擦焊的应用领域搅拌摩擦焊技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、铁路交通等领域，尤其在焊接铝合金、镁合金等轻金属材料方面具有独特优势。
二、搅拌摩擦焊镁铝异种材料研究现状1. 镁铝异种材料的特点镁铝异种材料因其密度低、强度高、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
然而，由于镁铝材料的化学性质和熔点差异较大，传统的焊接方法往往难以实现良好的焊接效果。
2. 搅拌摩擦焊镁铝异种材料的研究现状为解决镁铝异种材料的焊接难题，学术界和工业界进行了大量的研究。
目前，搅拌摩擦焊镁铝异种材料的研究已取得了一定进展，但仍存在一些挑战。
3. 研究现状的主要问题（1）焊接接头的组织和性能不稳定，需要进一步优化工艺参数和焊接头形貌。
（2）搅拌摩擦焊镁铝材料的金属间化合物生成机理和影响因素尚不清楚，需要深入研究。
（3）焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能等方面还需要进一步评估和提升。
三、未来研究方向1. 优化焊接工艺参数针对搅拌摩擦焊镁铝异种材料存在的问题，未来研究可以进一步优化焊接工艺参数，包括搅拌转速、下压力、焊接速度等，以获得更稳定的焊接接头组织和性能。
2. 深入研究金属间化合物形成机理金属间化合物的生成对搅拌摩擦焊接头的性能具有重要影响，未来的研究可以针对金属间化合物的形成机理和影响因素进行深入探讨，为优化焊接工艺提供理论依据。
3. 综合评价焊接接头性能未来的研究还可以从焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能等方面进行综合评价，探索提升镁铝异种材料搅拌摩擦焊接头综合性能的途径。
镁合金搅拌摩擦焊技术的研究进展
ｖ ｌｐ ｄ ｉ ｈ ａ ｔｔｎｙ ａｓ ｅｏ ｅ ｔｅｐ ｓ ｅ ｅ ｒ．Ａｓｍａ ｎ ｓｕ ａｌｙｈ ｓｌｗ ｅ ｓｔ ，ｈｇ ｐ ｃｆ ｔｅ ｇ ｈａ ｄｇ ｏ ｉｅｓａ ｉｔ ｆｉ— ｎ ｇ ｅ ｉｍ ｌ ａ ｏ ｄ ｎ ｉ ｏ ｙ ｉｈｓ ｅｉ ｃｓｒ ｎ ｔ ｎ ｏ ｄｓｚ ｔｂ ｌｙ，ｆ ｃ ｉ ｉ ｉ ｔ ｌｉｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｆ ｔ ｎ ｓｉ ｗｅｄｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙｏ ｇ ｅ ｉｍ ｌ ｙｈ ｓａｔａｔｄ ｍｏ ｅａ ｄｍｏ ｅａ ｔｎ ｉｎ Ｔｈ ｅ ｅｒｈ ｓａｕ ｆｆ ｃ ｏ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｓｕ ａｌ ａ ｔｒ ｃｅ ｒ ｎ ｒ ｔｅ ｔ ． ｏ ｏ ｅｒｓａ ｃ ｔｔ ｓｏ ｒ ｔ ｎ ｉ ｉ ｓｉ ｗｅｄｎ ｅｈ ｏｏ ｙｏ ｇ ｅｉｍ ｌ ｙ，ｉｃｕ ｉｇｍ ｇ ｅｉ ｌｉｇｗｉ ｈ ａ ｅａ ｄｄｓ ｉ ｌｒａｌｙ ｒ ｕ ｔｒ ｌ ｉｇｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｍａ ｎ ｓｕ ａｌ ｏ ｎ ｌｄｎ ｎ ｓｕ ｗｅｄｎ ｔ ｔ ｅｓｍ ｎ ｉｓｍｉ ｌ ｓａ ｅｓ ｍ— ａ ｍ ｈ ａ ｏ
度 小、 比强度 高、 尺寸稳定性好等特点 ， 目前镁合金的搅拌摩擦焊 已经 引起 了越 来越 多的 关注 。综述 了国 内外镁合金 搅 拌摩擦焊接技术的研 究现状 ， 包括镁合金与 同种及异种合金 的连接技 术 ， 并展 望 了镁合 金搅拌摩 擦焊技 术的发展
镁合金搅拌摩擦焊接工艺及其接头成形机理研究
镁合金搅拌摩擦焊接是一种先进的固态焊接工艺，它通过在材料接头处施加力和摩擦热来实现材料的连接。
这种工艺能够有效地避免传统熔化焊接中可能出现的气孔、裂纹和变形等问题，适用于许多高强度、轻量化材料，尤其对于镁合金等具有优异性能的材料更是如此。
镁合金搅拌摩擦焊接工艺的关键步骤包括：1. 摩擦加热：摩擦焊接头部两个要连接的材料在施加一定的轴向力的情况下，通过摩擦产生的热量来加热，但是不到熔化温度。
2. 搅拌混合：在摩擦加热的同时，引入转速，将材料进行搅拌混合，从而在原子尺度上实现了材料的混合。
3. 压制成形：当材料达到一定的塑性状态后，停止搅拌并施加一定的压力，使得材料得以牢固地连接。
镁合金搅拌摩擦焊接工艺的优势在于可以获得高质量的焊接接头，同时避免了传统焊接中的气孔、裂纹等问题，且无需额外的填充材料。
接头成形机理研究主要包括对焊缝组织结构、机械性能、热影响区、残余应力等方面的分析和研究。
通过对接头成形过程中的温度场、应力场等参数进行模拟和实验研究，可以深入了解接头形成的机理，并为优化工艺参数提供理论指导。
镁合金搅拌摩擦焊接工艺的详细步骤如下：1. 材料准备：选择合适的镁合金材料，并对焊接接头进行预处理，包括切割、清洁和表面处理等。
2. 摩擦加热：将两个要连接的镁合金材料端面互相接触，并施加一定的轴向力。
然后，在这种状态下，通过旋转工具（例如圆柱形钎焊头）施加一定的摩擦力，使材料端面之间产生摩擦，并产生大量的热量。
3. 搅拌混合：随着摩擦加热的继续，材料开始变软且具有塑性。
在此阶段，继续旋转工具并施加压力，使工具沿接头方向进行横向搅拌混合。
这样可以将材料的晶粒结构重新排列，从而实现了材料的混合。
4. 压制成形：当材料达到一定的塑性状态时，停止搅拌并继续施加一定的压力。
这将使得材料得以牢固地连接，并形成焊接接头。
压力的大小和持续时间要根据具体材料和工艺进行调整。
通过以上步骤，可以实现镁合金材料的搅拌摩擦焊接。
搅拌摩擦焊研究现状
搅拌摩擦焊研究现状第一篇：搅拌摩擦焊研究现状搅拌摩擦焊技术在国内外的发展状况搅拌摩擦焊的技术特点是焊接金属不熔化，焊缝为锻造的细晶组织，并且作业环境不受限，适合于大型结构的焊接，同时工艺参数少、参数裕度大，焊接质量稳定，是一项高效、低成本、环保的固相焊接新技术。
正是由于搅拌摩擦焊所具有的这些技术特色和优点，这项技术被称之为焊接技术的一场革命，也使得这项技术从发明至今的短短十几年内，得到了其它焊接方法从未有过的快速发展，尤其是在国外，搅拌摩擦焊技术发展和工业应用的速度之快令人瞠目结舌。
首先表现在搅拌摩擦焊应用的材料上，除了各种铝合金、镁合金和铜合金以外、钛、钢甚至高温合金等高熔点高热强金属材料的搅拌摩擦焊技术研究甚至工业应用也已经开始。
当前，搅拌摩擦焊单道一次焊透铝板的能力为最厚100mm、最薄0.5mm，焊接铜板最厚达50mm，焊钛合金最厚达25mm。
从焊接方法的发展来看，搅拌摩擦焊已从最初的一体式搅拌头焊接方法发展衍生出了分体搅拌头（可回抽搅拌头，固定轴肩搅拌头）式搅拌摩擦焊、双焊接头（同面共主轴反向旋转，双面双主轴）搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、高转速搅拌摩擦焊以及搅拌摩擦点焊等。
由于搅拌摩擦焊是通过搅拌工具施加的运动和作用力使被焊材料形成焊缝的，焊接过程中的作用力很大，因此焊接设备本身刚性一般都很大、很笨重。
但国外搅拌摩擦焊设备已从最初的类铣床结构发展出了动龙门动横梁多轴联动搅拌摩擦焊设备、机器人搅拌摩擦焊设备、移动式搅拌摩擦焊设备甚至便携式搅拌摩擦焊设备。
焊接设备的发展，也使搅拌摩擦焊的适用对象从简单规则形状焊缝发展到了空间曲线焊缝的焊接和外场的维修补焊。
最后，从工业应用来看，搅拌摩擦焊已在先进国家的航空、航天、兵器、电力电子、石油化工、船舶、轨道交通、汽车等制造领域得到了大量应用，应用部位已从非承力、次承力结构发展到关键承力结构上，搅拌摩擦焊在国外铝、镁等轻合金结构制造上正在成为主导甚至必选的制造技术手段。
镁铝异种合金搅拌摩擦焊接过程流固耦合的研究
镁铝异种合金搅拌摩擦焊接过程流固耦合的研究镁铝异种合金搅拌摩擦焊接过程流固耦合的研究摘要：随着轻量化技术的发展，镁铝异种合金搅拌摩擦焊接逐渐成为一种重要的焊接方法。
本文对镁铝异种合金搅拌摩擦焊接过程中流固耦合机理进行了研究。
通过仿真分析和实验验证的方法，揭示了流固耦合对焊接接头质量的影响，并探讨了影响因素及优化措施。
1. 引言镁铝合金由于其优异的力学性能和出色的耐蚀性，被广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
而镁铝异种合金的焊接问题一直困扰着研究者。
搅拌摩擦焊接作为一种新型焊接方法，具有焊接速度快、接头质量高等优点，在镁铝异种合金搅拌摩擦焊接中表现出了巨大的潜力。
然而，搅拌摩擦焊接过程中，流固耦合现象的存在对焊接接头质量有着重要的影响，因此需要对该现象进行深入研究。
2. 理论分析搅拌摩擦焊接过程中，摩擦热引起材料局部熔化，而搅拌工具的旋转运动和下压力则使得熔融金属进一步混合，并形成焊缝。
同时，熔融金属受到搅拌工具的搅拌作用，呈现出动态液态行为，存在流固耦合现象。
3. 数值模拟采用有限元方法对镁铝异种合金搅拌摩擦焊接过程进行了数值模拟。
通过设置不同工艺参数和材料参数，模拟了不同条件下的焊接过程，并分析了流固耦合现象对焊接接头质量的影响。
结果表明，流固耦合现象会导致焊缝形状不规则，出现不完全熔混以及内部缺陷等问题。
4. 实验验证设计并制作了镁铝异种合金搅拌摩擦焊接实验样件。
通过调整搅拌摩擦焊接过程中的工艺参数，如转速、下压力等，分别焊接了不同条件下的试样，并对焊接接头进行了断口分析和显微组织观察。
实验结果与数值模拟结果相吻合，验证了数值模拟的准确性。
5. 影响因素与优化措施根据数值模拟和实验结果，分析了流固耦合现象的影响因素，并提出了相应的优化措施。
例如，在工艺参数上，适当降低转速可以减小焊接接头内部缺陷的产生；在材料参数上，采用特殊的合金添加剂可以改善焊接接头的质量。
6. 结论本文研究了镁铝异种合金搅拌摩擦焊接过程中的流固耦合机理，并通过数值模拟和实验验证揭示了其对焊接接头质量的影响。
镁合金焊接技术的研究现状及应用
镁合金焊接技术的研究现状及应用摘要：镁合金是目前实际应用的质量最轻的金属结构材料，由于它具有密度小，比强度、比刚度高，铸造性能好，减震性和抗磁性好，易于切削加工，尺寸稳定性高等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航空、航天和国防工业领域具有极其重要的应用价值和前景。
本文就镁合金焊接技术的研究现状及应用进行分析。
关键词：钛镁合金；现状；应用引言随着对镁合金的进一步研究和在各个领域中更加广泛的应用，开展镁合金焊接技术的研究工作显得尤为重要和迫切，提高镁合金的焊接性、获得优质焊接接头是进一步拓宽镁合金应用范围的重要条件。
本文综述了各种焊接方法在镁合金上的应用，对镁合金焊接技术的研究现状进行了介绍。
一、镁合金的焊接特性1.1 氧化、氮化和蒸发镁易与氧结合，在镁合金表面会生成MgO薄膜，会严重阻碍焊缝成形，因此在焊前需要采用化学方法或机械方法对其表面进行清理。
在焊接过程的高温条件下，熔池中易形成氧化膜，其熔点高，密度大。
在熔池中易形成细小片状的固态夹渣，这些夹渣不仅严重阻碍焊缝形成，也会降低焊缝性能。
这些氧化膜可借助于气剂或电弧的阴极破碎方法去除。
当焊接保护欠佳时，在焊接高温下镁还易与空气中的氮生成氮化镁Mg3N2。
氧化镁夹渣会导致焊缝金属的塑性降低，接头变脆。
空气中的氧的侵入还易引起镁的燃烧。
而由于镁的沸点不高（1100℃），在电弧高温下易产生蒸发，造成环境污染。
因此焊接镁时，需要更加严格的保护措施。
1.2 热裂纹倾向镁合金焊接过程中存在严重的热裂纹倾向，这对于获得良好的焊接接头是不利的。
镁与一些合金元素（如Cu、Al、Ni等）极易形成低熔点共晶体，例如Mg-Cu共晶（熔点480℃）、Mg-Al共晶（熔点437℃）及Mg-Ni共晶（熔点508℃）等，在脆性温度区间内极易形成热裂纹。
镁的熔点低，热导率高，焊接时较大的焊接热输入会导致焊缝及近缝区金属产生粗晶现象（过热、晶粒长大、结晶偏析等），降低接头的性能，粗晶也是引起接头热裂倾向的原因。
镁合金焊接技术研究现状及发展趋势
由于镁合 金具 有低 熔 点 、 低 热 率 、 较 大 的热 膨胀
系数 、 较 小 的密 度 ， 易 氧化 且 氧 化 物 熔 点 较 高 等 特 点 ，
制、 焊 接材 料 生产技 术 等 尚不 成 熟 ， 因此深 入 开 展镁 合
金 焊 接技 术 的研 究 是 拓 展 镁 合 金 材 料 应 用 的 有 效 途 径 。文 中主要 对镁 合 金焊 接技 术 研 究 现状 及 发 展 趋 势
言
本 降低 、 质量 提高 ， 这些 进 步促进 了镁 合金 的应 用 。 最近 ， 《自然 》 杂 志上就 刊登 了一 种 改 良镁 合 金 ， 其
强度、 刚度 、 延展 性 和耐腐 蚀 性 较 常规 镁 合金 有 大 幅提
镁合 金是 金 属 结 构 材 料 中最 轻 的 一 种 ， 具 有 密度
进行 阐述 。 １ 镁 合金 的现 状及 发展 趋 势
使镁 合金 的焊 接难 度 系数 增 加 ， 主要 表现 在 气孔 、 过 热
组织、 热裂纹 、 蒸 发与烧 损 、 夹渣 和燃 烧等 几个 方 面 。
２ ． １ 气 孔
镁 合金 的焊 接过 程 中 ， 气孔 是 最 主要 的缺 陷 之 一 。 水 分子 在焊 接 过 程 中分 解 产 生 大 量 的氢 ， 氢 在 镁 合 金
重 要 的意义 。
拉 拔挤 压成 型 、 热处 理 、 水淬、 冷 轧 等 工 序 制 备 出 了高
性 能镁 合金 。 ２ 镁 合金 的焊 接特点
目前 ， 镁合 金 的加工 技 术 主要 以铸 造 为 主 ， 而其 焊
接 技术 发展 相 对缓慢 ， 包 括 焊 接 冶金 原 理 、 焊 接 工艺 控
小、 比强 度 高 、 储量 丰富、 减 震性 好、 可 回 收 利 用 等 优
镁合金焊接技术的研究现状
镁合金焊接技术的研究现状镁合金是一种优质轻金属材料，具有优异的力学性能和热导率，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造和电子设备等领域。
焊接是将镁合金连接在一起的常用方法之一。
然而，由于镁合金的高熔点和易氧化性，镁合金焊接技术一直是一个具有挑战性的问题。
本文将介绍镁合金焊接技术的研究现状，并探讨一些解决方案。
镁合金焊接技术主要包括传统焊接方法和先进焊接方法两种。
传统焊接方法主要包括气体保护焊、电弧焊和激光焊。
气体保护焊是最常用的一种焊接方法，通过在焊接过程中提供惰性气体保护，减少镁合金与氧气的接触，从而降低氧化速度。
电弧焊利用电弧产生高温熔融镁合金，再通过填充材料将两个焊接件连接在一起。
激光焊利用高能激光束将焊接部位熔化并快速冷却，实现焊接。
然而，传统焊接方法存在一些问题。
首先，气体保护焊需要使用气体保护设备，增加了成本和复杂性。
其次，电弧焊和激光焊容易引起镁合金的热裂纹和气孔等缺陷。
此外，传统焊接方法对镁合金的焊接性能有一定的局限性。
为了克服这些问题，研究人员提出了一些先进的焊接方法。
其中之一是摩擦搅拌焊（Friction Stir Welding，FSW）。
FSW是一种将工具在焊缝中旋转并施加下压力的焊接方法。
通过摩擦热和机械搅拌作用，将镁合金材料加热到可塑性状态，并在搅拌下形成均匀的焊缝。
与传统焊接方法相比，FSW具有较低的熔化温度、较小的热影响区和较高的焊接强度。
除了FSW，还有其他一些先进的焊接方法，如激光搅拌焊（Laser Stir Welding，LSW）、磁脉冲焊（Magnetic Pulse Welding，MPW）和激光扫描焊（Laser Scanning Welding，LSW）。
LSW利用激光束进行加热和搅拌，实现高效的焊接。
MPW利用磁脉冲产生的高速冲击波将两个焊接件连接在一起。
LSW利用激光束进行扫描焊接，实现高精度的焊接。
除了焊接方法的改进，材料配方也是提高镁合金焊接性能的关键。
镁合金搅拌摩擦焊及其研究现状
资料综述——镁合金搅拌摩擦焊研究现状学院: 航空制造工程学院专业: 焊接技术与工程班级: 090301 姓名: 钟毅2012年5月1日镁合金搅拌摩擦焊研究现状南昌航空大学航空制造工程学院090301班钟毅摘要：由于镁合金比强度高，在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景。
搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是由英国焊接研究所开发的一种新型固相连接技术，可以使得以往通过传统熔焊方法无法实现焊接的材料可以通过FSW实现焊接，被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”，并得到广泛的应用。
分析了镁合金焊接的主要问题，综述了镁合金搅拌摩擦焊，并对其研究及应用进行了展望。
关键字：搅拌摩擦焊焊头铝合金微观组织0前言镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。
镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。
另外镁合金用于汽车制造，可以大幅减轻汽车重量，提高燃油效率。
由于镁合金的焊接性能不好，很难实现可靠连接，镁合金结构件以及镁合金与其它材料结构件之间的连接，成为制约镁合金应用的技术瓶颈和急待解决的关键技术之一。
搅拌摩擦焊是一种新型的塑化连接工艺，它利用特殊形状的搅拌头，将其插入待焊材料的结合面进行摩擦搅拌，结合界面的金属在摩擦热的作用下处于热塑性状态，并在搅拌头的驱动下，从其前端向后部塑性流动，在压力作用下形成塑化连接。
近年来，国外对此工艺极为重视，许多研究者对多种系列铝合金用搅拌摩擦焊进行塑化连接时焊缝的显微组织、力学性能进行了研究，并已将其应用于部分航空航天结构件。
本文分析了镁合金焊接的主要问题，综述了镁合金的搅拌摩擦焊工艺，对塑化连接焊缝的成型特点、接头组织特征及力学性能进行了分析，并对研究及应用进行了展望，以推动镁合金在工程领域的进一步应用。
1 镁合金焊接性分析由于镁合金热膨胀系数大，化学活泼性很强，易氧化，密度低，熔点低，热导率和电导率大，且氧化物的熔点很高，使镁合金在传统融化焊接过程中会产生一系列的困难。
AZ31B镁合金搅拌摩擦焊组织性能研究及工艺优化
AZ31B镁合金搅拌摩擦焊组织性能研究及工艺优化搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种无焊条，无熔化和减少热输入的固态焊接方法，被广泛应用于镁合金的焊接领域。
AZ31B镁合金是一种常用的镁合金材料，具有良好的强度和塑性，但由于其高反应性，使得传统的焊接方法难以实现。
搅拌摩擦焊作为一种新兴的焊接技术，为AZ31B镁合金的焊接提供了一种有效的解决方案。
本文旨在研究AZ31B镁合金搅拌摩擦焊的组织性能，并通过工艺优化提高焊接接头的性能。
首先，通过对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织观察发现，焊缝区域呈现出均匀细小的晶粒结构，晶粒尺寸比母材小。
这种组织结构的形成是由于搅拌摩擦焊的工艺特点，焊接过程中通过搅拌针的作用使得晶粒结构发生再结晶，从而提高了焊接接头的强度和塑性。
其次，通过拉伸试验和硬度测试对焊接接头的力学性能进行了评价。
结果表明，搅拌摩擦焊接头的拉伸强度和硬度均高于母材，接近母材强度的70%~90%。
这表明搅拌摩擦焊接头对AZ31B镁合金材料具有优良的焊接性能。
最后，通过对焊接参数的优化实验，发现搅拌摩擦焊转速和进给速度对焊接接头性能的影响较大。
较高的焊接转速和较低的进给速度有利于提高焊接接头的强度和硬度。
因此，在实际焊接过程中，应根据具体情况选择合适的焊接参数，以确保焊接接头具有良好的性能。
综上所述，AZ31B镁合金搅拌摩擦焊具有优异的组织性能和力学性能，在实际工程中具有广泛的应用前景。
通过对焊接参数的优化，可以进一步提高焊接接头的性能，为镁合金材料的应用提供更加可靠的焊接解决方案。
镁合金焊接技术的研究现状
镁合金焊接技术的研究现状
镁合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于飞机、汽车、电子、军工等领域。
然而，由于其高化学活性和熔点低的特性，使
得镁合金的焊接具有一定的技术难度。
目前，镁合金焊接技术的研究状况
主要如下：
1. 气体保护焊接技术：TIG（钨极氩弧焊）、MIG（气体金属弧焊）
和Plasma（等离子弧焊）等是常用的气体保护焊接技术，对于较厚的板
材和复杂的焊接件具有优势。
2.焊接预处理技术：通过预处理能够改善镁合金表面的质量，预先消
除板材表面的脏污、氧化层和油污等不利于焊接的因素，从而提高焊接质
量和焊接速度。
3.热处理技术：镁合金的热处理可以提高其焊接性能，改善材料的晶
格结构和性能，类似于热处理的方法有退火、固溶化、老化等。
4.新型焊接技术：超声波焊接、摩擦焊接和激光焊接等是近年来发展
起来的新型焊接技术，具有对环境友好、高效、低成本等特点，逐渐被应
用于镁合金的焊接领域。
总之，镁合金的焊接仍面临着技术难点和挑战，需要继续加强相关技
术的研究和发展。
搅拌摩擦焊接与加工AZ31镁合金的组织、织构和力学性能研究
搅拌摩擦焊接与加工AZ31镁合金的组织、织构和力学性能研究搅拌摩擦焊(FSW)作为一种新型固相连接技术已被广泛证明是镁合金的理想焊接方法。
但当前对镁合金FSW的研究,尤其是对组织-性能关系仍然缺乏系统且深入的阐释。
在焊接性能优异的变形镁合金时,FSW接头的力学性能特别是抗拉强度往往难以达到母材水平。
优化焊接工艺参数、发展接头强化工艺并揭示其内在机制成为镁合金FSW的研究趋势。
另外,随着工业生产中焊接结构及工件形状的不断复杂化,新型FSW衍生技术如双轴肩搅拌摩擦焊(BTFSW)也逐渐得到应用,但是当前关于这种工艺下的镁合金接头组织及性能的研究仍十分不足。
除此之外,尽管镁合金FSW接头的组织演变及力学性能与孪生密切相关,当前对搅拌区内具体的孪生行为及机制仍缺乏足够的认识。
因此,针对这些问题开展了以下研究工作。
对挤压态AZ31板材分别沿着与板材挤压方向成0°、45°、90°夹角的方向进行FSW,以此来获得不同的接头初始织构。
研究表明,在相同焊接工艺参数下,接头初始织构的差异几乎不影响搅拌区(SZ)内微观组织及织构演变,而是会导致产生不同的热机影响区(TMAZ)织构。
在TMAZ的组织演变过程中,拉伸孪生及相伴的孪晶诱导动态再结晶是主要的影响机制。
TMAZ的织构组分表现出随位置连续梯度变化的特点。
沿不同方向焊接所得的3种接头具有相近的屈服强度(YS)与抗拉强度(UTS),但对焊接方向与挤压方向成45°的接头,所得接头具有最大延伸率(E1),其各亚区之间良好的变形协调作用能有效缓解局部应变集中。
这表明焊接时控制初始织构有助于提高接头综合力学性能。
3种接头的SZ内具有相似的硬度分布规律,硬度会随着远离SZ中部而向两侧逐渐减小,这种变化趋势是由SZ内特殊分布的强织构所导致。
3种接头的断裂位置表现出明确的倾向性,这与接头各亚区之间变形协调的差异性以及拉伸后期在SZ中部形成的压缩孪晶有关。
AZ31镁合金搅拌摩擦焊
镁 合金 具有 密度 低 、 比强 度 和 比刚度 等 优点 ， 高 在 航空、 天、 航 汽车 等工 业领 域 得 到 了 广泛 的 应 用 。但 由
于其熔点低 、 线胀 系数大、 导热系数和 比热容大 ， 在采 用传统的熔化焊方法进行焊接时， 容易产生热裂纹 、 气 孔、 过烧 、 夹渣、 合金元 素烧损等缺陷＿ ］使接头的力 ｌ ，
图像 。其 中焊 核 区是 ２块 焊 接 试 件 的共 有 部 分 ， 般 一
２１ ０ １年 第 ８期 ５１
数控搅拌摩擦焊机 ， 搅拌工具 由高速钢 自 行设计制造 ， 轴 肩 直径 为 １ ． ｍ， ６ ２ｍ 搅拌 针直 径为 ４ｍｍ， ３ ８ｍ 长 ． ｍ。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表 １ Ａ ３ ｚ １镁 合 金 的 化 学 成 分 和 力 学 性 能
试 验 中， 选用 的工艺参 数为搅拌头旋 转速度 ： 所
机， 硬度计 。
ｍ ｎ 组分用Ｙ嚣速 伸验 试躲及析 ｌ ｉ 微织析Ｏ 蒜 ２ 验 分 ＝ ｍ。 ／１ ｍｉ 显 ＳＭ 试 ＬＰＳ， Ｍ 拉 ＵＥ ， 。 。
图 １为 Ａ ３ 镁 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 头截 面 的宏 观 Ｚ１
收稿 日期 ： ００－ ５—１ ２１ ０ ４
关键词 ： 搅拌摩擦 焊 Ａ３ Ｚ １镁合金 微观组织 力学性能
中图分类号 ： Ｔ ４ ７１ Ｇ ５ ．９
０ 前
言
搅拌 摩擦 焊 ， 到 了无 气 孑 、 裂 纹 、 强 度 的焊 接 接 得 Ｌ无 高 头 。Ｗｏ ｎ—ＢｅＬｅ等 人 ¨ ａ ｅ 研 究 了 Ａ ３ Ｂ—Ｈ ４镁 合 Ｚ１ ２ 金 的搅拌摩 擦焊 接 头微 观 组 织 和力 学性 能 。Ｈ．Ｚ ａｇ ｈｎ 等人 采 用 Ｃ ｕ涂 层 方法 研 究 了 Ａ ３ 搅 拌 摩 擦 焊 过 Ｚ１
谈搅拌摩擦焊技术研究与应用
CATALOGUE 目录•搅拌摩擦焊技术简介•搅拌摩擦焊技术研究现状•搅拌摩擦焊技术在不同领域的应用•搅拌摩擦焊技术的前景展望与发展趋势•结论搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法，其核心是利用搅拌头与工件之间的摩擦热和塑性变形热，使工件局部加热至塑性状态，并在搅拌头的强烈搅拌作用下实现材料的连接。
与传统的熔焊方法不同，搅拌摩擦焊过程中不涉及熔化，因此可以避免熔焊过程中出现的元素烧损、接头组织性能恶化等问题。
高效节能接头质量高适用范围广操作简单ABCD航空航天领域汽车制造领域其他领域轨道交通领域搅拌摩擦焊技术的应用范围搅拌摩擦焊技术的研究进展搅拌摩擦焊技术自发明以来，经过多年的研究和发展，已经在多个领域得到广泛应用。
在科研方面，研究者们不断探索新的搅拌摩擦焊技术，提高其焊接质量和效率。
在应用方面，搅拌摩擦焊技术已经应用于航空、航天、汽车、船舶等领域，取得了良好的效果。
010203搅拌摩擦焊技术的优势与局限搅拌摩擦焊技术的研究热点与挑战总结词搅拌摩擦焊技术在航空航天领域的应用具有广泛性和重要性。
要点一要点二详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造飞机和火箭等关键部件，如铝合金和钛合金的焊接。
相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。
此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得飞机和火箭等关键部件的寿命更长、安全性更高。
航空航天领域总结词搅拌摩擦焊技术在汽车制造领域的应用日益增多，成为汽车制造的重要焊接方法之一。
详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造汽车车身、底盘和发动机等关键部件，如低碳钢、铝合金和不锈钢的焊接。
相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。
此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得汽车的关键部件更加可靠、耐用。
总结词搅拌摩擦焊技术在船舶制造领域的应用具有广泛性和重要性。
我国搅拌摩擦焊技术的研究现状与热点分析
此 接 头 强 度 最 高 ， ４ ７ＭＰ 。 达 ２ ａ 陈继 强 等人 ［研 究 １ 】 了微 量钪 对 Ａ — ｎ Ｍｇ Ｚ 热轧 板搅 拌 摩 擦 焊 接 头 ｌＺ — — ｒ
组织 与性 能 的影 响 ， 现微 量 钪使 Ａ ＿ ｎ Ｍｇｚ 合 发 １Ｚ — — ｒ 金母 材 的抗 拉强度 和 屈 服强度 分 别提 高 ２ ａ和 ２ＭＰ
５ ｍ ｍ ｎ 接 头 焊核 区部分 晶粒 出现 异 常长 大 ， ０ｍ ／ ｉ ， 热
机 械影 响 区 与 焊核 区的交 界 面和 焊 核 区 根 部是 组
织 不 稳定 的源 头 。
对 ２系列 和 ３系列 铝 合 金 以及 硬 铝 的搅 拌 摩 擦 焊 的研究 也 不少 。 春炎嘲 究 了 ８ｍｍ厚 ２ １ － 王 研 ２９ Ｔ ７铝合 金搅 拌 摩 擦焊 接 头性 能 ， 现接 头 室 温拉 ８ 发 伸 强度 可 以达 到母 材 的 ７ ％以上 ， 断裂 方式 为韧 ０ 且
纹 头数 与轴肩 下 压量 对金 属 轴 向迁 移 的影 响发 现 ， 由 于受 到 螺 纹 表 面挤 压 力 和 螺 纹 表 面 与金 属 间摩 擦 力 的共 同驱 动 ， 纹 内的 塑性 金属 在 搅拌 针 轴 向 螺 产 生迁 移 。 增加 搅拌 针表 面螺 纹 头数 和增 大焊 缝所 受 轴 向 的挤 压 力 均能 增 加 焊 缝 塑 性 金 属 的轴 向迁 移量 ， 其宏 观 表现 为呈 洋葱 瓣 花纹 状 的焊 核 横截 面
和采 用适 当方 法 提高 接头 性 能具 有 重要 的意 义 ， 不
仅是 ２ １ ０ ０年 的研 究 热 点 ， 将 是 今后 几 年 的研 究 还
重 点。
积 增 大 。 宝华 ［研究 搅拌 头 形状 对搅 拌 摩擦 焊接 李 ２ 】 】
搅拌摩擦焊的现状与发展
搅拌摩擦焊的现状与发展搅拌摩擦焊的现状与发展中国工程院院士（研究员）关桥高级工程师栾国红2 搅拌摩擦焊在国外的发展搅拌摩擦焊作为一种轻合金材料连接的优选焊接技术，已经从技术研究，迈向高层次的工程化和工业化应用阶段,形成了一个新的产业: 搅拌摩擦焊设备的制造、搅拌摩擦焊产品的加工.如在美国的宇航制造工业、北欧的船舶制造工业、日本的高速列车制造等制造领域，搅拌摩擦焊得到了广泛的应用,均已形成新兴产业。
2.1搅拌摩擦焊在铝合金结构制造中取代传统熔焊搅拌摩擦焊已成功地实现了鋁合金、镁合金构件制造大规模的工业化应用。
下面列举一些典型的应用实例。
2.1.1 搅拌摩擦焊在船舶制造工业中的应用早在1995年，挪威Hydro Marine Aluminium公司就将FSW技术应用于船舶结构件的制造（见图3），采用搅拌摩擦焊技术将普通型材拼接，制造用于造船业的宽幅型材。
该焊接设备以及工艺已经获得Det Norske Veritas和Germanischer Lloyd的认可。
从1996到1999，已经成功焊接了1700块船舶面板，焊缝总长度超过110km。
在造船领域,搅拌摩擦焊适用面很宽：船甲板、侧板、船头、壳体、船舱防水壁板和地板,船舶的上层铝合金建筑结构,直升飞机起降平台,离岸水上观测站,船舶码头,水下工具和海洋运输工具,帆船的桅杆及结构件,船上制冷设备用的中空挤压铝板等。
图3 挪威Hydro Marine Aluminium采用搅拌摩擦焊技术制造船用宽幅铝合金型材2.1.2 搅拌摩擦焊在航空航天工业中的应用航空航天飞行器铝合金结构件，如飞机机翼壁板、运载火箭燃料储箱等，选材多为熔焊焊接性较差的2000及7000系列鋁合金材料，而搅拌摩擦焊可以实现这些系列铝合金的优质连接,国外已经在飞机、火箭等宇航飞行器上得到应用。
采用搅拌摩擦焊提高了生产效率，降低了生产成本，对航空航天工业来说有着明显的经济效益。
波音公司首先在加州的HuntingtonBeach工厂将搅拌摩擦焊应用于Delta II运载火箭4.8米高的中间舱段的制造（纵缝，厚度22.22毫米，2014铝合金），该运载火箭于1999年8月17日成功发射升空。
镁合金焊接技术的研究现状
镁合金焊接技术研究现状1. 研究目标镁合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、汽车、电子设备等领域具有广泛应用前景。
然而，由于镁合金的低熔点和高反应活性，其焊接性能较差，导致在实际生产中难以实现焊接工艺的稳定和可靠。
因此，本研究的目标是探索和优化镁合金焊接技术，提高焊接接头的强度和可靠性。
2. 研究方法2.1. 实验材料选择本研究选择常用的AZ31镁合金作为焊接材料，通过对其力学性能和化学成分分析，确定最适合的焊接工艺参数。
2.2. 焊接工艺优化在选择合适的焊接设备和材料的基础上，采用常规焊接方法进行初步焊接试验，通过不同的工艺参数（焊接温度、电流、焊接速度等）的调整，优化焊接工艺参数，实现焊接接头的最佳性能。
2.3. 显微组织分析利用金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对焊接接头的显微组织进行观察和分析，研究焊接过程中的组织演变规律和界面特征，为焊接参数优化提供科学依据。
2.4. 力学性能测试通过拉伸试验、硬度测试等方法，对焊接接头的力学性能（强度、延伸率等）进行测试和评价，探究焊接参数对接头性能的影响。
3. 研究发现通过上述研究方法的实施，本研究取得了以下主要发现：3.1. 焊接工艺优化通过比较不同焊接温度、电流和焊接速度的试验结果，发现在一定范围内，焊接温度和电流的增加可以显著提高焊缝的强度和韧性，而焊接速度的增加则会导致焊缝的强度下降。
3.2. 显微组织特征分析显微组织分析结果显示，焊接接头的组织由原始的α-Mg相演变为包含β相或γ相的组织结构，焊接过程中形成了多种相之间的界面结构。
此外，在焊接接头的热影响区存在晶粒生长和析出相的现象。
3.3. 力学性能评价拉伸试验结果表明，焊接接头的强度和延伸率受焊接温度和电流的影响较大，通过合理调整焊接参数，可以获得理想的力学性能。
此外，焊接接头的硬度也随焊接参数的变化而变化。
4. 结论通过对镁合金焊接技术的深入研究，本研究得出以下结论：•通过优化焊接工艺参数，可以显著改善镁合金焊接接头的强度和韧性。
镁合金焊接技术的研究现状
镁合金焊接技术的研究现状引言：镁合金作为一种轻质高强度材料，具有良好的机械性能和导热性能，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，由于其低熔点和高活性，镁合金的焊接困难度较大。
因此，针对镁合金焊接技术的研究一直是材料科学领域的热点之一。
本文将介绍当前镁合金焊接技术的研究现状。
一、镁合金焊接技术的分类根据焊接方式的不同，镁合金焊接技术可以分为熔化极气体保护焊接（GTAW）、电弧焊（GMAW）、激光焊接、摩擦焊接和爆炸焊接等多种方法。
每种焊接方法都有其特点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的焊接技术。
二、熔化极气体保护焊接技术熔化极气体保护焊接技术是目前应用最广泛的镁合金焊接方法之一。
该方法通过在焊接过程中使用惰性气体保护焊缝，防止氧化和热裂纹的生成。
同时，还可通过调节焊接电流和电弧稳定性来控制焊接质量。
然而，由于镁合金具有高热导率和低熔点，焊接过程中易产生飞溅和气孔等缺陷。
因此，如何提高焊接质量仍然是熔化极气体保护焊接技术研究的重点。
三、电弧焊技术电弧焊技术是一种常用的镁合金焊接方法。
通过在焊接过程中使用电弧加热，将填充材料熔化并与基材相融合。
电弧焊技术具有高效、快速的优点，适用于大批量生产。
然而，由于镁合金容易氧化和热裂纹，需要在焊接过程中采用合适的保护措施，如惰性气体保护和预热等。
四、激光焊接技术激光焊接技术是一种高能量密度焊接方法，适用于焊接镁合金薄板。
激光束的高能量密度可以快速加热和冷却焊接材料，从而实现高质量的焊接。
此外，激光焊接还具有无接触、焊缝精细、热影响区小等优点。
然而，激光焊接设备价格昂贵，不适用于大规模生产。
五、摩擦焊接技术摩擦焊接技术是一种固态焊接方法，适用于焊接镁合金板材和异种金属。
该技术通过加热和挤压来实现焊接接头的形成。
摩擦焊接具有焊缝无裂纹、无气孔、无热影响区等优点，适用于高强度和高密度的焊接。
然而，摩擦焊接设备复杂，操作要求高，需要进一步研究和改进。
六、爆炸焊接技术爆炸焊接技术是一种高能量焊接方法，适用于焊接厚板和复杂形状的零件。
AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺及组织性能研究
AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺及组织性能研究对轧制态AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊试验。
结果表明：n/v在10~25范围内，焊缝表面成形良好，n/v过大或过小焊缝中均会产生缺陷。
焊核区为细小、均匀的等轴晶；热力影响区晶粒局部较细小，有明显的变形；热影响区晶粒粗大；母材晶粒大小不均匀。
焊核区与前进边热力影响区的交汇处，晶粒发生了扭曲，为接头的薄弱环节。
接头抗拉强度最大值为207.2MPa，达母材强度的86.2%。
随着焊接速度的增加，接头抗拉强度先增大后减小。
前言镁合金具有密度小、比强度高、减震性强、易回收等优点，已在汽车、电子通信、国防等领域广泛应用[1]。
采用镁合金结构件可以大大减轻结构重量，降低生产成本。
但镁合金的广泛使用必将面临连接问题，而焊接无疑是其中的一种。
采用传统的焊接方法, 存在诸多问题，如焊缝及近缝区金属易发生过热和晶粒长大、易引起较大的热应力和焊件变形、易产生裂纹、晶粒间组织存在过烧的倾向、焊接时还容易生成氢气孔等，但已有相应的解决措施。
搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型的固相连接技术，铝合金的连接应用相对较成熟，应用于其它金属的连接也有研究报道，如镁合金、钛合金、铜合金等，并且在异种金属的连接也有其独特的优势[3]。
目前搅拌摩擦焊已经成功焊接的镁合金包括AZ系（Mg-A1-Zn）、AM系（Mg-A1-Mn）等[4]。
张华等[5]对2.5mm厚热轧态AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊试验，试验结果表明, 焊接参数的选择是相互制约的，每一个参数在自己的最佳范围内还需考虑与其他焊接参数的匹配，压入量适中时，最佳旋转速度为600~1180r/min，焊接速度为75~150mm/min，可获得优质的焊接接头。
邢丽等[6]对3mm厚的MB8镁合金进行搅拌摩擦焊试验，发现焊核区晶粒细小均匀，而热影响区的晶粒粗大，其晶粒尺寸甚至大于母材的晶粒尺寸。
熊峰等[7]对板厚为6mm 的AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头的断裂机制进行了研究，结果表明热影响区晶粒粗大且分布不均，显微硬度最低, 是焊接接头的薄弱环节，接头最高拉伸强度可达到母材的92.7％，断裂多发生在热影响区。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
资料综述
——镁合金搅拌摩擦焊研究现状
学院: 航空制造工程学院
专业: 焊接技术与工程
班级: 090301 姓名: 钟毅
2012年5月1日
镁合金搅拌摩擦焊研究现状
南昌航空大学航空制造工程学院090301班钟毅
摘要：由于镁合金比强度高，在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景。
搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)是由英国焊接研究所开发的一种新型固相连接技术，可以使得以往通过传统熔焊方法无法实现焊接的材料可以通过FSW实现焊接，被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”，并得到广泛的应用。
分析了镁合金焊接的主要问题，综述了镁合金搅拌摩擦焊，并对其研究及应用进行了展望。
关键字：搅拌摩擦焊焊头铝合金微观组织
0前言
镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。
镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。
另外镁合金用于汽车制造，可以大幅减轻汽车重量，提高燃油效率。
由于镁合金的焊接性能不好，很难实现可靠连接，镁合金结构件以及镁合金与其它材料结构件之间的连接，成为制约镁合金应用的技术瓶颈和急待解决的关键技术之一。
搅拌摩擦焊是一种新型的塑化连接工艺，它利用特殊形状的搅拌头，将其插入待焊材料的结合面进行摩擦搅拌，结合界面的金属在摩擦热的作用下处于热塑性状态，并在搅拌头的驱动下，从其前端向后部塑性流动，在压力作用下形成塑化连接。
近年来，国外对此工艺极为重视，许多研究者对多种系列铝合金用搅拌摩擦焊进行塑化连接时焊缝的显微组织、力学性能进行了研究，并已将其应用于部分航空航天结构件。
本文分析了镁合金焊接的主要问题，综述了镁合金的搅拌摩擦焊工艺，对塑化连接焊缝的成型特点、接头组织特征及力学性能进行了分析，并对研究及应用进行了展望，以推动镁合金在工程领域的进一步应用。
1 镁合金焊接性分析
由于镁合金热膨胀系数大，化学活泼性很强，易氧化，密度低，熔点低，热导率和电导率大，且氧化物的熔点很高，使镁合金在传统融化焊接过程中会产生一系列的困难。
主要问题如下。
1)粗晶问题由于镁合金热导率大，故镁合金焊接时要用大功率热源、高速焊接，易造成焊缝和热影响区金属过热和晶粒快速长大。
2)氧化和蒸发由于镁的氧化性极强，在焊接过程中易形成氧化膜(MgO)，MgO熔点高(2 500℃)，密度大(3．2 g／cm3)，易在焊缝中形成夹杂，降低了焊缝性能。
在高温下，镁还容易和空气中的氮化合生成镁的氮化物，使接头性能变坏。
镁的沸点不高(1 100℃)，在电弧高温下很易蒸发。
3)热应力镁及镁合金热膨胀系数较大，约为铝的1．2倍，在焊接过程中会易产生大的焊接变形，引起较大的热应力。
4)焊缝下塌因为镁的表面张力比铝小，焊接时很容易产生焊缝金属下塌。
气孔与焊铝一样，镁合金焊接时易产生氢气孔。
氢在镁中的溶解度随温度的降低而减小，而且镁的密度比铝小，气体不易逸出，在焊缝凝固过程中会形成气孔。
2 搅拌摩擦焊工艺
搅拌摩擦焊是20世纪90年代初由英国焊接研究所(TWI)首先提出的，是一种新型的
固相连接技术。
图1为搅拌摩擦焊的原理示意图。
图1 搅拌摩擦焊的原理示意图
它是利用不同形状的搅拌头伸入到工件中的待焊区域，通过搅拌头在高速旋转时与工件之间产生的摩擦热使这一部分的金属处于塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从前端向后端塑性流动，从而使两个工件压焊形成一个接头。
图2为搅拌摩擦焊接过程示意图。
图2 搅拌摩擦焊接过程示意图
（a）侧视图；（b）俯视图
3 镁合金搅拌摩擦焊接
在搅拌摩擦焊过程中，金属不发生熔化，焊接时温度相对较低，因此不存在熔焊时产生的那些缺陷，而且焊接过程中无飞溅、无气孔、无烟尘，无需添丝和保护气体，因此，对于镁合金的焊接具有独特的优势。
目前已实现了AM60、AZ31、AZ61、AZ91等镁合金的搅拌摩擦焊接，图3为AZ3l 镁合金FSW焊核成型过程简易模型。
图3 焊核成型过程简易模型
（a）AZ3l 镁合金FSW接头宏观形貌；（b）倾斜角：0°；
（c）倾斜角：3°；（d）AZ3l 镁合金FSW焊核形状，倾斜角：3°通过对搅拌头旋转速度、倾角及插入速度和工件的行进速度等工艺参数的研究，发现在一个很宽的范围内均能得到令人满意的焊缝，焊缝上下表面光滑，几乎无变形。
由于焊接过程中不仅有塑性流动过程，而且同时伴随着动态恢复和再结晶过程，所以焊缝组织由中心向外分为3个部分：熔核区、机械热影响区和热影响区。
图4为焊缝各区域金
相形貌。
图4 MB3镁合金FSW焊缝各区域金相形貌
熔核区金属在搅拌头的作用下，温度较高，应变速率较大，金属不断地发生动态再结晶，得到高位错密度的再结晶组织，晶粒为等轴晶，并且晶粒和位错分布均匀。
而在机械热影响区内组织由于存在塑性流动的趋势而接近等轴晶，在热影响区的组织进一步长大。
由于接头区晶粒得到了细化，所以接头的硬度等于或高于母材，接头强度达到母材的85％以上，有的与母材等强，在搅拌区内的细晶区强度甚至高于母材。
接头的延展性同样由于晶粒的细化而好于母材。
总之，镁合金的搅拌摩擦焊可以获得无缺陷的焊接接头，显微组织与其它材料的搅拌摩擦焊接头相似，在搅拌区内为再结晶的等轴晶。
焊接接头内没有残余应力存在，使得接头性能很好，镁合金不会因为时效析出沉淀相而使强度和其它力学性能有大下降。
对于相同成分或不同成分的镁合金材料都可以通过搅拌摩擦焊来获得可靠的接头。
3镁合金的应用及其前景
镁合金在汽车工业中的应用的年增长率达到20％，北美、欧洲、日本和韩国，1991年镁的使用量仅为2．4万t，到1997年则增至6．4万t，而在2000年仅福特汽车一家公司镁合金的使用量就达到2．2万t，并预计在2005年该公司的镁合金使用量将增至4．4～5．5万t。
镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。
镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。
镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而可以被用来制造摇臂和舱门等活动零件。
另外镁合金用于汽车制造，可以大幅减轻汽车重量，提高燃油效率。
图5镁合金用于电子产品及汽车。
图 5 镁合金用于电子产品及汽车
预计到2015年北美、欧洲、日本等地的汽车工业对镁合金的需求量将达到每年40万t。
这些国家和地区由汽车工业拉动的镁合金的需求量还将继续增长。
目前，国外在汽车上大规模应用镁合金生产的零部件已超过60种，镁合金在汽车上的大量使用。
参考文献：
［1］
［2］刘黎民. 镁合金焊接研究进展［J］. 焊接，2010（3）：18 - 23.
［3］冯吉才,王亚荣,张忠典. 镁合金焊接技术研究现状及应用［J］. 中国有色金属学报，2005（2）：165 - 178.
［4］王快社,刘军帅,徐可等. MB3镁合金固态塑性连接组织性能研究［J］. 稀有金属材料与工程，2004（12）：1344 - 1346.
［5］张华，林三宝，吴林等. AZ31 镁合金搅拌摩擦焊接头焊核区域成型过程及影响因素［J］. 航空材料学报，2004，24（2）：6 -10.
［6］中国新材料产业发展报告.航空航天材料［M］. 北京：化学工业出版社，1997.51 - 73。