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用于透射電鏡表征的取樣位置示意圖

鋁合金與鎂合金在輕量化運載器具制造中的混合應用，既能充分利用這兩種輕質材料各自的優點，又能滿足經濟社會發展對節能減排越來越嚴格的要求。由于鋁合金和鎂合金的晶體結構和物理化學性能存在很大的差異，實現鋁/鎂異質合金高質量焊接是一個挑戰。武傳松教授課題組研發了超聲振動強化攪拌摩擦焊接新工藝（UVeFSW），實現了鋁合金和鎂合金的高質量固相連接。利用“急?！?液氮冷卻技術獲得了匙孔周圍的試樣；對結合界面材料在圍繞攪拌針塑性流動過程中Al/Mg結合界面的微觀結構和金屬間化合物（IMCs）的演變過程進行了深入的表征和分析，探討了超聲振動在整個過程中的作用機理。

UVeFSW接頭結合界面位置D3的透射電鏡和能譜檢測結果

研究結果表明，鋁/鎂異質合金攪拌摩擦焊接過程中，Al/Mg材料發生機械鎖合，并在界面或其附近形成細小的條帶。這些條帶與周圍的基體反應形成IMCs并實現冶金結合。在界面材料在后退側圍繞攪拌針塑性流動過程中，Al/Mg界面為復雜的多層結構（IMC+Mg+IMC+Al）。當材料在攪拌頭后方沉積之后，界面變為具有兩個亞層（β+γ）的IMCs層，其厚度約為（220+170）nm。施加超聲振動時，上述多層界面結構僅出現在材料圍繞攪拌針流動的中間階段；當材料在攪拌針后側開始沉積時，兩個亞層（β+γ）的IMCs厚度約為（125+155）nm。這表明在材料開始沉積的位置，超聲振動對IMCs生成和長大發揮了抑制作用。結合超聲振動對焊核區晶粒組織演變、鋁合金基體中沉淀相的演變和位錯密度的影響，揭示了超聲振動抑制IMCs長大的機理。研究結果為優化鋁/鎂異質合金UVeFSW工藝參數和實現接頭組織與性能的調控提供了理論依據與技術支撐。

JMST是中科院分區的一區TOP期刊，在全球79種冶金科學與工程SCI收錄期刊中排名第二，影響因子10.319。JMST編輯部公布的稿件總體錄用率僅為7%。

本項研究工作得到了國家自然科學基金重點項目的資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222007058

參考資料：https://www.view.sdu.edu.cn/info/1021/171617.htm