本文主要讲述了有关含铝的异种材料搅拌摩擦焊研究进展，旨在为铝合金的应用提供参考思路。

背景：铝土矿是地球上蕴藏量十分丰富的矿物。在近一个世纪铝的产量急剧上升，铝制品广泛应用于人类的日常生活当中。铝的化合物也广泛应用于医药领域，如用作抗癌药物、灭活疫苗的佐剂等。

搅拌摩擦焊（FSW）是20世纪90年代由英国研制出的全新固相焊接方式。由于其摩擦所要求的工作温度较低，焊接后的残余应力与变形小，而且焊接时仅消耗搅拌头，对周围环境污染小、无烟尘、低噪声，所以被广泛应用于轻金属的焊接。

1. 铝/钢异种材料

由于铝、钢的物理化学性质存在巨大差异，铝/钢的连接是焊接领域的难点问题。铝/钢异种材料搅拌摩擦焊研究表明，异种材料搅拌摩擦焊的焊接工艺相比于同种材料焊接更为复杂。在对接接头中，铝、钢的相对位置以及搅拌针的偏向和偏移距离是影响焊缝成形的关键因素；在搭接和点焊接头中，铝、钢的相对位置以及搅拌针在钢侧压入量的选择是得到高质量接头的重要因素。通过优化工艺参数，可以获得焊缝成形良好、内部无缺陷的高质量接头。铝/钢异种材料搅拌摩擦焊接头的连接机制包括冶金连接和机械连接。铝/钢的冶金连接是通过界面处的无定型相和金属间化合物实现的。通过优化焊接工艺，可以实现对金属间化合物种类和厚度的调控，从而尽可能地提高接头的冶金结合强度。铝/钢的机械连接是通过界面处的钩状结构、旋涡结构和表面弧形纹这些机械互锁结构实现的，且机械互锁结构有利于提高接头的承载能力。

2. 钛/铝异种材料

铝合金具有密度底、比强度高、耐蚀性好且价廉等优点，在航空航天、车辆、化工等领域有大量应用。将钛合金与铝合金组合成钛/铝复合结构能够充分发挥 2 种材料的特性，进一步扩大 2 种材料的应用潜力，尤其能满足航空航天、汽车制造领域高强度、低重量和低成本要求。因此，钛/铝异种金属连接已成为国内外重要研究方向。

国内外学者针对钛/铝异种金属焊接特性，采用焊接质量好的搅拌摩擦焊取代熔焊实现了两者可靠连接。一方面通过常规搅拌摩擦焊工艺优化获得了无缺陷的接头组织，接头强度最高可达到铝基材料的 70%～80%;另一方面在常规搅拌摩擦焊基础上开发出无针搅拌摩擦点焊(FSSW)、搅拌摩擦钎焊(FSB)和超声辅助搅拌摩擦焊(UAFSW)等新焊接方法，进一步提升了钛/铝异种金属焊接质量，接头强度可达到铝基材料的 80%～ 90%。

3. 铝/镁异种材料

铝/镁合金在当今已知的轻金属中拥有很高的实用性，因此对于两种合金构件连接的研究，将是未来铝/镁合金的研究热点之一。伴随着铝/镁合金在航空航天（机翼部件）、车辆制造（悬置支架、车门框架、座椅骨架等）、高铁制造（轨道交通焊接件）等领域的广泛应用，搅拌摩擦焊也将得到飞速发展。

在为提高接头质量方面，搅拌摩擦焊技术在铝/镁异种合金超声波辅助搅拌摩擦焊、水下搅拌摩擦焊、添加中间层搅拌摩擦焊等复合焊接方法取得了诸多成果，但在辅助热源搅拌摩擦焊、静止轴肩搅拌摩擦焊对异种合金的研究仍然存在不足。目前，对铝/镁异种合金接头焊缝微观组织的研究主要集中在微观组织的形貌特征、晶粒组织的形态和尺寸大小方面，而对更深入的晶粒织构、晶粒取向及位错密度等研究不够。

参考文献：

[1]李首谊. 铝/镁异种合金搅拌摩擦焊工艺研究进展 [J]. 金属加工(热加工), 2022, (06): 52-60+65.

[2]刘正涛,李忠盛,陈大军等. 钛/铝异种金属搅拌摩擦焊技术研究现状 [J]. 兵器装备工程学报, 2021, 42 (08): 106-111.

[3]武志富,何涌. 铝的毒性研究进展 [J]. 微量元素与健康研究, 2018, 35 (05): 62-64.

[4]黄永宪,黄体方,万龙等. 铝/钢异种材料搅拌摩擦焊研究进展 [J]. 精密成形工程, 2018, 10 (01): 23-30.