搅拌摩擦焊材料塑性流动研究现状-航空制造技术.PDF

新视点 NEW VIEWPOINT 搅拌摩擦焊材料塑性 流动研究现状 Current Status of Material Flow in Friction Stir Welding 北京航空航天大学机械工程及自动化学院　　王　刚　曲文卿　赵海云　宋民远 北京航空制造工程研究所中国搅拌摩擦焊中心　　董春林　李　光　栾国红　　　　 目前，主要通过实验和数值模拟的方法来研究材料 的塑性流动。A.P. Reynolds 分析了当前对于 FSW 塑性 流动的研究，指出对于 FSW 流动场可以从与轴肩接触的 材料表面、搅拌针周围以及搅拌针底部 3 个方面进行研 究。当前，对于 FSW 中的材料塑性流动的研究，主要存 在的问题是：材料流动的机制到底是什么，FSW 微观组 织周期性变化的原因是什么，以及二者之间存在什么样 的关系。 王　刚 [1] 。 方法来研究材料的塑性流动。A.P. 现为北京航空航天大学机械工程 次革命” 及自动化学院材料加工系硕士研究 FSW 的原理非常简单，由轴肩 Reynolds[2] 分析了当前对于 FSW 塑 生，主要研究方向为材料先进连接工 （Shoulder）和搅拌针（Pin）组成的 性流动的研究，指出对于 FSW 流动 艺。 搅 拌 头（Tool）插 入 焊 接 板 材 的 对 场可以从与轴肩接触的材料表面、搅 接处，搅拌头边旋转边前进，使前进 拌针周围以及搅拌针底部 3 个方面 搅拌摩擦焊（Friction Stir Weld， 侧（Advancing Side，AS）和后退侧 进行研究。当前，对于 FSW 中的材 FSW）是一种新型的固相连接技术， （Retreating Side，RS）的金属产生塑 料塑性流动的研究，主要存在的问 于 1991 年在英国焊接研究所（The 性流动，形成焊接接头，完成固相连 题是：材料流动的机制到底是什么， Welding Institute，TWI）发明并获世 接的过程。 FSW 微观组织周期性变化的原因是 界范围内专利保护。这种新型连接 自 FSW 问世以来，大量学者对 什么，以及二者之间存在什么样的关 技术的出现，克服了传统熔焊的缺 FSW 的接头组织以及力学性能做了 系。 陷，能够更加容易地实现铝合金等难 大量的研究，但是由于材料的不可 焊接材料的焊接工艺过程，并且对 见性，对于 FSW 焊缝金属在焊接过 实验研究 能源的消耗少，对环境无污染，所以 程中的塑性流动，尚处于探索阶段。 对于用实验来研究 FSW 中材料 FSW 被誉为“世界焊接史上的第二 目前，主要通过实验和数值模拟的 的流变行为，主要是应用一些示踪材 52 航空制造技术·2011 年第 8 期 NEW VIEWPOINT 新视点 料来跟踪焊缝金属的最初和最终的 了搅拌头的宏观形貌，以及两种工艺 角度，这样搅拌头就可以由浅到深地 位置。这些示踪材料主要包括铜箔、 参数。其中（a）型搅拌头在轴肩有