1、由于鈦合金及鋁合金均具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于航空航天，軍事工業(yè)，公共交通等領(lǐng)域，鋁/鈦異種金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)的連接問(wèn)題逐漸成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。攪拌摩擦焊作為一種新型的固相焊接方法，對(duì)克服異種材料性能差異帶來(lái)的焊接困難具有極大的優(yōu)勢(shì)。由于物理、化學(xué)性質(zhì)差異較大，鈦/鋁攪拌摩擦焊難度大，存在攪拌頭磨損、接頭性能較差等問(wèn)題。本文創(chuàng)新性地提出摩擦堆焊輔助攪拌摩擦搭接（FS+FSW）實(shí)現(xiàn)鈦/鋁復(fù)合固相連接技術(shù)。研究了以鋁

2、合金作預(yù)堆層輔助實(shí)現(xiàn)3mm厚2A12鋁合金板與4mm厚TC4鈦合金板之間連接的FS+FSW技術(shù)。研究了工藝參數(shù)對(duì)FS+FSW接頭的微觀形貌和力學(xué)性能的影響規(guī)律，分析了FS+FSW接頭的界面行為，并闡明了Ti/Al之間的連接機(jī)制。
　　進(jìn)行了Ti/Al異種金屬的摩擦堆焊試驗(yàn)研究，影響Ti/Al摩擦堆焊成形的因素有鈦合金基板表面毛化狀態(tài)、軸向壓力、焊接度速、旋轉(zhuǎn)速度等，而能得到較好成形的參數(shù)范圍是：軸向壓力為3KN左右，焊接速度為1-

3、4mm/s，旋轉(zhuǎn)速度為1800r/min左右。機(jī)械毛化處理鈦合金表面可以獲得厚度為0.1-0.5mm的堆焊層，其過(guò)程為：通過(guò)摩擦產(chǎn)熱的逐漸積累使溫度升高，粘塑性的鋁在軸向壓力作用下將基板表面的凹坑填滿，形成冶金和機(jī)械嚙合的結(jié)合形式。
　　對(duì)下部凸起且端面呈內(nèi)凹形態(tài)的新型攪拌針作用下的FS+FSW接頭形貌及材料流動(dòng)進(jìn)行了分析。FS+FSW接頭可分為上焊核區(qū)（UWNZ）、下焊核區(qū)（DWNZ）、熱機(jī)影響區(qū)（TMAZ）、熱影響區(qū)（HAZ）

4、和鈦-鋁界面區(qū)（IZ）五個(gè)部分，焊核區(qū)材料的流動(dòng)行為在新型攪拌針作用下變得更加復(fù)雜，可綜合抽吸-擠壓理論與現(xiàn)有經(jīng)典流動(dòng)理論進(jìn)行解釋。焊核區(qū)兩側(cè)出現(xiàn)界面遷移現(xiàn)象，對(duì)接頭性能有重要影響，界面遷移的程度隨焊接熱輸入的增加而減小。
　　對(duì)FS+FSW接頭的力學(xué)性能進(jìn)行了分析。在大幅提高接頭承載能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了攪拌針的零磨損。在轉(zhuǎn)速為1000r/min、焊速為50mm/min、下壓量為0.2mm時(shí)，得到接頭抗拉剪力為12.2KN（試樣寬度

5、為20mm），這也是截止目前所有文獻(xiàn)中，承載能力最高的鈦/鋁異種金屬接頭。
　　對(duì)鈦/鋁FS+FSW接頭的界面行為進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在Al-Al搭接界面的后退側(cè)主要以冶金結(jié)合為主，而在前進(jìn)側(cè)則存在冶金結(jié)合與機(jī)械嚙合共同作用。強(qiáng)形變作用使界面兩側(cè)的Ti、Al原子處于激活狀態(tài)，在界面處活化的Ti原子與Al原子形成薄層TiAl3金屬間化合物的同時(shí)，鋁板中的Al原子與TC4中的Al原子在界面處形成Al-Al金屬鍵。通過(guò)對(duì)FS接頭和FS+FS