攪拌摩擦加工是一種新型的SPD技術(shù)，其原理與FSW相同，只是加工的對象不是待焊工件面而是一個(gè)整體板材。在FSP過程中，材料在較大的應(yīng)變速率下獲得劇烈塑性變形，從而通過動態(tài)再結(jié)晶獲得細(xì)晶組織。以往的研究對AZ31鎂合金FSP過程中的組織轉(zhuǎn)變比較多，而對攪拌區(qū)再結(jié)晶細(xì)晶材料的力學(xué)性能，特別是拉伸力學(xué)性能的認(rèn)識仍有待深入。本文對4mm厚AZ31鎂合金板材進(jìn)行FSP試驗(yàn)，分析了加工參數(shù)對再結(jié)晶晶粒尺寸的影響，并對比了不同晶粒尺寸攪拌區(qū)材料的顯微硬度和拉伸力學(xué)性能。

實(shí)驗(yàn)材料為軋制的AZ31鎂合金板材，其成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：2.57Al，0.84Zn，0.32Mn，0.03Si，0.003Cu，0.006Fe。試板尺寸200mm×130mm×4mm。FSP在國產(chǎn)FSW-RT31-003型攪拌摩擦焊機(jī)上進(jìn)行。采用帶有螺紋的錐形攪拌針，其根部直徑3mm，長3mm。攪拌頭的軸肩直徑12mm，軸肩圓臺內(nèi)凹。加工速度為100mm/min，主軸旋轉(zhuǎn)速度為500～1500r/min。加工方向平行于板材的軋制方向，保持?jǐn)嚢桀^與焊機(jī)主軸的傾角為2°。

AZ31鎂合金板材經(jīng)過FSP后得到了細(xì)小均勻的等軸晶，平均晶粒尺寸隨著主軸旋轉(zhuǎn)速度的增加而增大。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)，晶粒尺寸最小，為2.2μm。與母材相比，攪拌區(qū)細(xì)晶材料的顯微硬度得到提高，平均晶粒尺寸越大，顯微硬度值越低。攪拌區(qū)細(xì)晶材料的抗拉強(qiáng)度均低于母材，但伸長率得到提高。主軸轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)攪拌區(qū)材料有孔洞產(chǎn)生，孔洞是造成該試樣抗拉強(qiáng)度和伸長率均較低的主要原因。

(關(guān)鍵字：鎂合金 AZ31鎂合金 攪拌摩擦加工)