博一建材讯：镁合金是最轻的金属结构材料，具有熔点低、密度小、比强度和比刚度高等优点，在航空航天、汽车、3C领域等已得到广泛应用。AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金，它具有较好的室温强度，良好的延展性以及优良的抗大气腐蚀能力。作为一种结构金属，在使用的过程中不可避免地采用焊接来连接材料，而镁极易氧化，采用传统的焊接方法很容易出现气孔、裂纹、夹杂等缺陷，从而限制了镁合金的发展。因此，新型焊接工艺的研究对于进一步推广镁合金的应用具有重要意义。
搅拌摩擦焊（FSW）是一项新型固相连接技术，在焊接过程中，金属不熔化，因而避免了传统熔焊方法产生的缺陷，且还具有优质、高效、低耗、焊接变形小、无污染等特点，是一种清洁的加工技术。因此，FSW特别适合铝、镁等合金结构的连接。本文研究了6mm中等厚度的AZ31镁合金板材的FSW连接，分析了焊接参数对接头微观组织和力学性能的影响。
实验用试板尺寸为200mm×100mm×6mm，其化学成分（质量分数，%）为：2.74Al，0.75Zn，0.02Si，0.29Mn，余量为Mg，常温下抗拉强度约为274.6MPa，伸长率约为13.9%。FSW试验在国产FSW-RT31-003型搅拌摩擦焊机上进行，焊接方向平行于板材轧制方向。焊前将施焊断面和搅拌头轴肩所能覆盖的区域的油污和氧化物清理干净。采用带螺纹的锥形搅拌针，搅拌针根部直径为6mm，长为5.5mm，搅拌头的轴肩直径为18mm，轴肩圆台内凹。焊接过程中，搅拌头与焊机主轴的倾角为2°。焊接时，主轴旋转速度ω固定在1000r/min不变，焊接速度ν为60～300mm/min。焊后沿焊缝横向截取试样，在光学显微镜下对微观组织进行观察。采用显微硬度计，在试样厚度方向的中线上测量接头的显微硬度。用线切割垂直于焊缝方向制取拉伸试样，在微机控制电子式万能材料试验机上进行拉伸试验（速率为2mm/min）。
6mm厚AZ31镁合金通过FSW获得了平整无缺陷的焊缝，当ω=1000r/min、ν=150mm/min时，接头抗拉强度最高，达到母材的92.7%。焊接接头的搅拌区发生了明显的动态再结晶，再结晶晶粒细小均匀，在ω=1000r/min时，焊接速度越大，晶粒越细小。搅拌区的显微硬度在整个接头中最高。拉伸断裂的位置在热影响区，该区晶粒粗大，显微硬度最低，是整个焊接接头的薄弱环节。
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