文 献 综 述
摘 要：搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术，它可以克服铝 / 铜在熔化焊接中的缺陷，提高接头质量，促进铝 / 铜异种金属在工业领域的应用。 从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面，综述了铝 / 铜异种金属搅拌摩擦焊技术在近几年的研究进展，总结了有待深入研究的问题。
关键词：铝合金；铜合金；异种金属；搅拌摩擦焊
0 引言
在现代机械工程制造中，如何在提高结构和设备使用性能及可靠性的前提下，尽可能降低金属材料的消耗量、减轻结构重量已成为研究的关注点之一。铝合金不仅密度低、强度高、塑性好、热稳定性好、耐腐蚀性强、可再生性好、储量丰富，而且具有优良的导电性及机械加工性能，被称为理想的轻质高强结构材料。而铜及其合金具有优异的导电性和导热性、良好的常温和低温塑性及耐腐蚀性，因而在工业领域一直被广泛应用。然而铜作为稀缺资源，价格昂贵，而铝合金具有诸多优异的特性，尤其是其密度仅为铜的 1/3。如果在一定的条件下，采用铝合金替代一部分铜，通过焊接技术形成铝 / 铜复合结构，既能减轻结构件自重、降低成本，又能满足工业应用的需求。因此，铝 / 铜异种金属的可靠连接，具有重要的工业应用价值。
1 铝/铜搅拌摩擦焊研究现状
1.1 铝/铜异种金属的 FSW 工艺
FSW 过程中工艺参数的选择与优化，对获得良好的焊缝成形及高性能的焊接接头具有重要的意义 。 铝 / 铜 FSW 过程中的热输入量与搅拌头的形状、旋转速度、焊接速度、轴肩下压量密切相关，热输入量如下所示[1]：Q= 式中：Q 为热源强度 ，W/m2；omega; 为搅拌头旋转速度 ，r/min；mu; 为摩擦系数 ；P 为轴肩与工件之间的压力 ，Pa；R 为轴肩半径，m。
搅拌头是 FSW 技术的核心，搅拌头的形状是得到高质量焊缝的关键[2]。搅拌头主要包括搅拌针和轴肩两部分。由上式可知，热输入量随搅拌头半径的增大而增大， 但在实际焊接过程中还应考虑搅拌头的相对位置对焊缝的影响。 在铝 / 铜对接焊接试验中发现[3]，搅拌针偏向密度小、流动性好、硬度低的铝合金一侧时，会使焊缝整体的流动性增强，焊缝更容易成形，且可有效降低了基体对于搅拌头的磨损。此外，研究还发现[4]，铝板放置于前进侧，可以使铝 / 铜焊缝成形美观、不易产生裂纹和沟槽等缺陷，接头强度较高。 在铝 / 铜搭接焊时，当铝合金作为上层板时，由于铝的熔点比铜低、塑性好，焊接时在同样的热输入下更容易使其达到热塑性状态， 因此焊接过程不仅对搅拌头磨损较小， 而且更容易获得高质量的焊接接头[5]。
在摩擦面所受压力一定的情况下， 单位长度焊缝内的热输入量与搅拌头旋转速度和焊接速度的比值（omega;/v）有关，且随 omega;/v 的增大而增大[6]。 当 omega;/v 过低，会使单位长度焊缝内产生的热量过少，从而不能实现铝、铜在塑性状态下的连接，最终导致接头出现沟槽型宏观缺陷[7]；当 omega;/v 过高 ，热量过大 ，会导致铝、铜的塑性变形加剧，接头内部出现粗大组织，降低了接头强度。当搅拌头旋转速度一定时，若焊接速度过低，则单位长度焊缝内产生的热量就会过多，从而导致温度过高， 容易形成 Al/Cu 脆性金属间化合物，使焊缝变脆；若焊接速度过快，热输入量就会不足，从而出现空洞缺陷[14]。 大量的试验表明[4,8-10]，合理的 omega;/v 值有助于得到优质的焊接接头。
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