20、聚合物与铝合金搅拌摩擦焊及铝钢搅拌摩擦焊工艺研究

聚合物与铝合金搅拌摩擦焊及铝钢搅拌摩擦焊工艺研究

1 聚合物与铝合金搅拌摩擦焊研究

1.1 研究现状与研究缺口

摩擦搅拌焊接（FSW）凭借其固态特性，成为聚合物 - 金属这类异种材料连接的有效方法。目前，虽已开展了一些关于聚合物 - 金属对接焊缝形成的研究并取得初步成果，但仍有进一步研究的空间，以更好地理解结合机制并拓展其在工程新领域的应用。未来工作中需要解决的领域如下：
- 系统参数的影响 ：尚未明确参数（如工具倾斜角度、刀尖轮廓、工具偏移、进给速度和主轴转速）对焊缝机械和微观结构性能的影响规律。
- 工具设计和几何形状的影响 ：工具的各个元素，如肩部直径、销钉几何形状（包括其尺寸和形状）以及工具表面性质，会影响 FSW 系统中的力和扭矩变化、热输入以及塑化材料流动。
- 热和材料流动行为 ：由于这些异种材料在机械、化学和热性能上存在较大差异，理解焊接过程中的热和材料行为可能较为复杂。对其进行建模有助于控制过热并确定正确的偏移量。
- 不同金属的应用 ：目前大部分研究工作局限于铝合金，可考虑将类似工作扩展到其他熔点相对较低的金属。不过，金属的选择不仅取决于其性能，还与接头的应用有关。

1.2 研究结论

聚合物 - 金属接头在汽车和航空航天领域的应用日益广泛，能显著减轻车辆重量并提高效率。相关研究总结了 FSW 工艺在聚合物 - 金属连接中的显著特点，重点关注对接焊缝配置，并展示了接头的制备方法和性能。重要结论如下：
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