超声辅助铝/钢FSW接头

界面IMC层减薄

超声振动辅助搅拌摩擦焊显著抑制金属间化合物层生长，在保证连接强度的同时减少界面脆性相。

Wu, Chenghao · Gao, Song · Qipeng, Yin · Shi, L. · Yang, Chunliang · Kumar, Sachin R. · Zhao, Wei · 张辉 · 郭宁

Materials Characterization 2025

参数信息

成形区平均IMC层厚度

1.22 μm

搅拌区铝晶粒直径降低百分比

20.57 %

界面区铝晶粒直径降低百分比

15.58 %

搅拌区再结晶晶粒比例增幅

12.28 percentage points

界面区再结晶晶粒比例增幅

2.25 percentage points

技术优势

界面层更薄

超声显著缩短焊接热循环，使IMC层生长速率低于界面因塑性流动增强而发生的破碎速率，最终成形区平均厚度降至1.22 μm。

晶粒更细

施加超声后，搅拌区铝晶粒直径减小20.57%，细化组织，提升接头力学性能。

再结晶更充分

中心区再结晶晶粒比例由0.99%升至13.27%，表明超声促进动态再结晶，优化界面组织。

应用场景

• 铝钢异种金属连接：用超声辅助FSW抑制铝/钢界面脆性IMC层，提升异种接头可靠性。
• 汽车轻量化焊接：为汽车铝/钢混合车身连接提供更薄界面层和细化晶粒的焊接方案。
• 先进制造工艺：将超声能场引入搅拌摩擦焊，实现界面组织主动调控的先进制造工艺。
• 结构件可靠性：通过减薄脆性IMC层和细化晶粒，降低铝/钢结构件界面失效风险。