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镁合金搅拌摩擦搭接焊接头工艺与力学性能的研究
摘要
随着现代工业的快速发展，镁合金作为一种轻质高强、可循环利用的材料，受到了广泛关注和应用。而搅拌摩擦搭接焊接技术是一种新型的焊接方法，在镁合金焊接领域有着广泛应用前景。本文研究了搅拌摩擦搭接焊接头的工艺及其力学性能，通过实验和分析发现，该焊接方法能够获得较高的接头强度和耐疲劳性能，具有重要的工程应用价值。
关键词：镁合金；搅拌摩擦搭接焊接；接头强度；耐疲劳性能
一、绪论
镁合金由于其轻质高强和可循环利用性能而被广泛使用。然而，由于其低熔点和活泼的化学性质，使其焊接困难。随着焊接技术的不断发展，搅拌摩擦搭接焊接技术逐渐得到了广泛应用。该方法不使用外部焊接材料和填充材料，因此可以避免出现焊接缺陷，同时提供较好的焊缝机械性能和耐腐蚀性。搅拌摩擦搭接焊接适用于镁和其他金属合金的焊接，可以用于航空、汽车、轨道交通等领域。
二、搅拌摩擦搭接焊接的工艺及实验
搅拌摩擦搭接焊接工艺是通过搅拌并推进两个连接部件来产生摩擦，将两个表面熔融并搭接在一起。在此过程中，溶融表层被快速冷却，从而形成与基材相结合的强固接头。实验过程中使用了AZ31B镁合金板材，通过不同参数对焊接过程中的接头质量进行考察。实验结果表明，根据不同的转速、侧向压力和铣削深度，可以控制焊接温度、形成焊缝和控制接头形貌。经过优化的工艺参数可实现高质量的接头，满足应用需求。
三、搅拌摩擦搭接焊接的力学性能
通过对焊接接头的拉伸试验和疲劳试验，可以评估其力学性能。实验结果表明，在最优工艺参数下，焊接接头的拉伸强度可以达到基材的80%以上，达到了优秀的接头强度。在疲劳试验中，焊接接头在基材纵向方向中的疲劳寿命要远远优于其他方向。疲劳寿命最大的试样实现了超过3000次的循环载荷。这表明，这种焊接方法具有很高的耐疲劳性能，并且可以用于一些关键制造领域。
四、结论
搅拌摩擦搭接焊接技术具有钢铁和铝合金不具备的一些优势，并且在焊接镁合金时也具有很强的适用性和优良的性能。通过优化工艺参数，可以获得优秀的接头质量，并能达到优良的接头强度和耐疲劳性能。因此，这种焊接方法在应用于航空、汽车、轨道交通等领域中具有广泛的应用前景。