鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有熔點(diǎn)低、密度小、比強(qiáng)度和比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、3C領(lǐng)域等已得到廣泛應(yīng)用。AZ31鎂合金是目前應(yīng)用最廣泛的變形鎂合金，它具有較好的室溫強(qiáng)度，良好的延展性以及優(yōu)良的抗大氣腐蝕能力。作為一種結(jié)構(gòu)金屬，在使用的過(guò)程中不可避免地采用焊接來(lái)連接材料，而鎂極易氧化，采用傳統(tǒng)的焊接方法很容易出現(xiàn)氣孔、裂紋、夾雜等缺陷，從而限制了鎂合金的發(fā)展。因此，新型焊接工藝的研究對(duì)于進(jìn)一步推廣鎂合金的應(yīng)用具有重要意義。

　　攪拌摩擦焊（FSW）是一項(xiàng)新型固相連接技術(shù)，在焊接過(guò)程中，金屬不熔化，因而避免了傳統(tǒng)熔焊方法產(chǎn)生的缺陷，且還具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、焊接變形小、無(wú)污染等特點(diǎn)，是一種清潔的加工技術(shù)。因此，F(xiàn)SW特別適合鋁、鎂等合金結(jié)構(gòu)的連接。本文研究了6mm中等厚度的AZ31鎂合金板材的FSW連接，分析了焊接參數(shù)對(duì)接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響。

　　實(shí)驗(yàn)用試板尺寸為200mm×100mm×6mm，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：2.74Al，0.75Zn，0.02Si，0.29Mn，余量為Mg，常溫下抗拉強(qiáng)度約為274.6MPa，伸長(zhǎng)率約為13.9%。FSW試驗(yàn)在國(guó)產(chǎn)FSW-RT31-003型攪拌摩擦焊機(jī)上進(jìn)行，焊接方向平行于板材軋制方向。焊前將施焊斷面和攪拌頭軸肩所能覆蓋的區(qū)域的油污和氧化物清理干凈。采用帶螺紋的錐形攪拌針，攪拌針根部直徑為6mm，長(zhǎng)為5.5mm，攪拌頭的軸肩直徑為18mm，軸肩圓臺(tái)內(nèi)凹。焊接過(guò)程中，攪拌頭與焊機(jī)主軸的傾角為2°。焊接時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)速度ω固定在1000r/min不變，焊接速度ν為60～300mm/min。焊后沿焊縫橫向截取試樣，在光學(xué)顯微鏡下對(duì)微觀組織進(jìn)行觀察。采用顯微硬度計(jì)，在試樣厚度方向的中線上測(cè)量接頭的顯微硬度。用線切割垂直于焊縫方向制取拉伸試樣，在微機(jī)控制電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)（速率為2mm/min）。

　　6mm厚AZ31鎂合金通過(guò)FSW獲得了平整無(wú)缺陷的焊縫，當(dāng)ω=1000r/min、ν=150mm/min時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度最高，達(dá)到母材的92.7%。焊接接頭的攪拌區(qū)發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒細(xì)小均勻，在ω=1000r/min時(shí)，焊接速度越大，晶粒越細(xì)小。攪拌區(qū)的顯微硬度在整個(gè)接頭中最高。拉伸斷裂的位置在熱影響區(qū)，該區(qū)晶粒粗大，顯微硬度最低，是整個(gè)焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。