摘要
镁合金经过搅拌摩擦焊接容易在焊缝区形成复杂的微区织构，该织构对接头的力学性能和断裂行为有着明显的影响。研究焊接接头组织演变规律和接头力学性能评价是拓展镁合金工业应用的基础。基于此，本研究以常用的AZ31B镁合金为研究对象，开展了在不同转速和焊速下的搅拌摩擦焊接工艺实验，通过对工艺参数优化，获得了强塑性匹配较好的高质量无缺陷的焊接接头。利用微型拉伸试验机和霍普金森拉杆设备系统测试了焊接接头在不同加载方向和不同加载温度下的静/动态力学性能。利用电子背散射衍射技术(EBSD)对焊接接头加载前后的微观组织和织构演变进行分析表征。研究了应变率条件、加载方向以及温度等因素对接头力学性能和织构演变的影响规律，揭示了接头在不同加载条件下的变形行为和失效机制。 将焊接接头沿着TD（垂直焊缝）方向在1×10-3s-1的应变率下进行了准静态加载，实验结果表明：经过搅拌摩擦焊接之后，焊接接头的强度和延伸率均有明显的下降，其屈服强度均小于90MPa，当焊接速度为120mm/min，焊接转速为900rpm时，焊接接头的最大抗拉强度可达到210MPa，延伸率为6.2%。 将最佳工艺参数下的焊接接头在不同应变率、不同方向以及不同温度下进行加载，实验结果表明：随着应变率的增加接头的最大抗拉强度从210MPa增加到350MPa，这主要归因于高应变率下的应变硬化和绝热温升所引起的软化相互竞争中应变硬化占主导地位所导致的，焊接接头在低应变率加载条件下，其断裂位置主要发生在AS侧，这主要是由于微观织构的变化引起的局部塑形变形不均匀产生的应力集中所导致的；接头在WD（沿焊缝）方向上表现出了较高的延伸率，最高可达20%，这是由于初始织构取向45°以及在搅拌区中心织构朝向WD方向导致在拉伸过程中位错和孪晶的相互协调作用；在低温高应变率加载条件下发现，焊接接头的最大抗拉强度相较于常温高应变率下的接头有了进一步提升，最高可达400MPa，但是延伸率略有降低，延伸率为18%。低温加载后的微观组织表明在低温下由于位错滑移被抑制，{10-12}拉伸孪晶和{10-11},{10-13}压缩孪晶数量明显增加。
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