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随着社会经济的快速发展,对产品的综合性能要求日益提高,如何最大程度的减轻结构件重量、降低能耗并提高整体性能是工程领域和机械制造业中的热点问题。铝-钢连接件既能保证结构的强度,又能减轻结构件整体重量,具有良好的应用前景。搅拌摩擦点焊是在搅拌摩擦焊基础上形成的一种新型固相连接技术,具有工艺过程简单、焊接接头质量高等优点,在铝-钢异种金属的连接方面具有极大优势。本文采用搅拌摩擦点焊,对2mm厚的6082铝合金和Q345低合金高强钢异种金属进行了焊接。研究了搅拌头转速、停留时间和搅拌头下压量对接头宏观形貌和力学性能的影响规律,并实现了工艺参数的优化,探索了铝-钢搅拌摩擦点焊接头连接机理和断裂方式。采用正交试验,研究了主要工艺参数对接头抗剪力的影响,从主到次分别是下压深度、停留时间、旋转速度,并经过优化试验得出了最优组合焊接参数:旋转速度为2400rpm,停留时间为40s,下压量为0.4mm,此参数下焊接接头的抗剪力可达到4.4KN。铝-钢搅拌摩擦点焊接头关于搅拌头旋转轴中心对称,中心存在匙孔,在匙孔附近形成搅拌区,下层的钢被搅拌针带入铝中形成Hook结构。Hook结构参数形态参数HH/FBR与接头剪切拉伸性能随焊接参数的变化趋势基本一致,而HW与接头十字拉伸性能随焊接参数的变化趋势一致。铝-钢搅拌摩擦点焊接头显微硬度曲线关于焊接接头中心对称,高强钢横向硬度分布呈现倒“V”形,搅拌区的硬度最高;而纵向硬度分布曲线上,界面处的硬度值发生突变,远高于两侧母材,结合显微组织及物相分析说明界面区域形成了脆硬的金属间化合物AlFe3和Al13Fe4。采用扫描电子显微镜分析,宏观上搅拌区的铝合金嵌入高强钢基体中,形成“钩”状结构,钩状结构是机械连接的保证;微观上两种金属呈不同层状形态交错分布,且片层之间发生了原子扩散与冶金结合,形成了脆硬的金属间化合物,金属间化合物在界面上以断续或连续的形态分布。所以铝-钢异种材料搅拌摩擦点焊接头的连接方式为机械结合、扩散结合和冶金结合。剪切拉伸与十字拉伸试验后的断口表明,两种接头断裂方式一致,断口宏观形貌观察分析表明,接头断裂方式为脆性断裂,断口微观形貌观察分析,接头断裂方式为解理断裂。断裂起源于“钩”状结构的缺陷处,然后沿着焊点边缘扩展至整个焊接接头时发生断裂。