钢与铝两种合金的复合结构对于现代制造业有降低重量、节约能源、降低生产成本等优点，在汽车、建筑、航空等领域得到了广泛的关注[1—4]，但是，铝与钢之间由于存在很大的性能差异，焊后有巨大的残余应力产生。同时硬而脆的 Fe-Al金属间化合物如Fe3Al, Fe2Al5, FeAl3，极易在较高的焊接热循环条件下出现，厚的金属间化合物层容易造成裂纹[5—8]。这两个原因共同限制了铝-钢复合结构在制造业中的应用。

搅拌摩擦焊是热-机共同作用的焊接方法，塑性流动金属相互搅拌、混合，最后形成高质量接头[9—11]。由于焊接过程不会因金属熔化和凝固而发生裂缝等缺陷，焊接过程能耗低、成本少、没有空气污染和光污染，这些优势奠定了搅拌摩擦焊的前景[12—13]。搅拌摩擦钎焊(FSB)是在搅拌摩擦焊基础上，在待焊工件中间加入一层薄的中间层，防止焊件基体的直接接触，使界面金属间化合物类型和厚度发生变化[14—15]。文中采用纯Zn箔片作为FSB中间层，在不同焊接转速下，分析了 Q235镀锌钢与 6061铝合金接头的元素分布及力学性能。

学生是高校党建工作的主体，为了进一步提高高校学生党建工作的科学化水平，必须完善对学生的监督和管理工作。这要求高校有必要对学生入党前后的行为进行监督引导。同时高校需要完善对学生的日常管理机制，学生不仅要在党组织活动中表现出一定的积极性，在日常生活中，也应该以党员的标准来严格要求自己，约束自身的行为。因为有很多学生在入党后，缺乏有效的监督机制，容易放松对自身的要求，满足于已经取得的成绩，缺乏新动力。[4]

1 试验材料及方法

试验材料钢为电镀锌 Q235钢板，镀锌量为60 g/mm2，尺寸为70 mm×50 mm×1 mm。铝合金选用6061铝合金，尺寸为70 mm×50 mm×2 mm。中间层材料为质量分数为99.99%的纯Zn箔片，熔点为420 ℃。Zn中间层尺寸为 70 mm×20 mm，中间层厚度为0.3 mm。Q235含有质量分数为0.14%～0.30%的Si，0.14%～0.22%的C，0.30%～0.35%的Mn，余量为Fe；6061铝合金含有质量分数为0.7%的Fe，0.4%～0.8%的 Si，0.02%～0.25%的 C，0.8%～1.2%的 Mg，0.15%的Mn，余量为Al。

吴建军：相较于以往，《通知》的亮点，首先是切实的税收优惠政策和减税力度，推进增值税等实质性减税以及对小微企业和科技型初创企业实施普惠性税收免除等。其次是“互联网+税务”，对电子缴税的便利和统一进行了创新型优化。最后是民营企业的法律救济权利的充分保障，建立纳税人诉求和意见处理的快速反应机制，提高办事效率。此次减税降负充分发挥了税收这一经济杠杆支持民营企业发展的作用，将有效促进民营经济发展壮大。减税降负的举措在给民营企业发展带来实际利好的同时，也能进一步激发民营企业创新活力，助推“大众创业，万众创新”，推进供给侧改革，促进民营经济高质量发展。

不同转速下接头显微硬度见图5，随着搅拌头转速增加，界面处的显微硬度逐渐增加，界面处Zn元素含量随之降低。由于低转速情况下，界面有较厚的Zn过渡层。靠近界面的6061铝合金与界面处的显微硬度较低，界面生成物为硬度较低的Fe-Zn金属间化合物。随着转速增加，硬度较高Fe-Al金属间化合物在界面生成，同时界面过渡区域显微硬度梯度增加，近缝区铝合金与界面显微硬度增加。

  

图1 加中间层搅拌摩擦钎焊Fig.1 Friction stir brazing with Zn intermediate layer

2 结果及分析

2.1 接头在不同转速的宏观形貌

不同转速下接头微观 SEM 见图 3。采用较小660 r/min时，搅拌头轴肩对6061铝合金待焊表面摩擦较少，焊接输入热不足。界面处有部分区域未熔合。根据图3d线能谱元素分布可知，近界面铝合金焊缝区主要由Zn元素组成，界面处有少量Fe元素。由图3a点1可知，此时界面处可能生成Fe-Zn10。在转速1320 r/min情况下，近界面铝合金搅拌更加剧烈，一层薄的过渡层在界面出现。根据图 3e线能谱元素分布可知，过渡层 Fe-Al-Zn三种元素发生相互扩散。同时根据3b点2可知，少量的Al被搅拌针带到界面处，此时界面可能有Fe-Zn与Fe-Al两种类型的金属间化合物。没有出现未熔合区域与裂纹等缺陷，结合良好。采用高转速1750 r/min时，此时铝合金焊缝混合更加剧烈，界面过渡层极薄，根据图 3f线能谱元素分布可知，过渡层存在着 Fe-Al-Zn三种元素之间的扩散。根据图3c中点3可知，界面检验出更多的Al元素与Fe元素。由于有更多的Fe-Al金属间化合物生成，界面硬度梯度增加，在残余应力作用下，过渡层中间层产生裂纹缺陷。其中，点 1中 Zn和 Fe的原子数分数分别为91%和9%，点2中Zn, Al, Fe的原子数分数分别为80.29%, 3.54%, 16.17%，点3中Zn, Al, Fe的原子数分数分别为 71.49%, 5.66%,20.25%。

转速对接头平均最大拉剪力的影响见图4。随着搅拌头旋转速度增加，FSB接头最大拉剪力先增加后降低。当转速为1320 r/min时，FSB接头平均拉剪力达到最大，为2.33 kN。这是因为在较低的搅拌头转速情况下，热输入较低，元素扩散不充分，界面有未结合区域。在转速较高的情况下，界面生成更多硬而脆的Fe-Al金属间化合物，致使过渡层中出现微裂纹，接头强度降低。在适当的转速下，界面结合良好。

  

图2 不同转速下宏观接头SEMFig.2 SEM of joint microstructure at different rotational speed

2.2 接头在不同转速微观形貌与元素分布

不同转速下接头宏观SEM见图2。660 r/min转速焊接时，中心界面处为一层厚的Zn过渡层，而搅拌针边缘位置未被搅拌，近界面处铝合金中出现大的孔洞。转速为1320 r/min情况下，FSB界面中心区域的Zn过渡层变薄，以波浪状沿界面分布。此时更大量流动的Zn进入到焊缝，在塑性流动阶段与Al反应，生成熔点较低的Zn-Al共晶合金，此时搅拌区域金属流动性变好，高效的填充搅拌针前进侧留下的空隙，使近缝区铝合金中的孔洞减小。当搅拌头转速达到1750 r/min时，界面处的Zn只剩下较薄的一层Zn聚集层，大量的Zn随着搅拌针流动进入到近缝区铝合金中，形成大片的Zn聚集区域，近界面铝合金中只有小孔洞出现。

  

图3 不同转速下接头微观形貌SEM与线扫描Fig.3 SEM of microstructure joint and line scan at different rotational speed

2.3 接头在不同转速下的最大平均拉剪力

大豆分离蛋白会对肉制品的风味、色差产生重要影响，有很强的功能性，它可以降低水和油的表面张力，有很强的保水能力，有利于薏米鸡肉饼的状态稳定。适当添加大豆分离蛋白，能够起到调节口感风味的作用；如果用量偏大，则会导致薏米鸡肉饼质地偏硬。所以，大豆分离蛋白的用量一定要控制好。根据试验结果，确定大豆分离蛋白的添加量为10.0%左右最为合适。

以掘进机截割臂升降角度为例，验证建立的基于油缸行程传感器的截割头姿态角检测模型。试验中，截割臂从0°到最大角度23°，将掘进机平台参数L0=388 mm，L1=202 mm，L2=470 mm，θ=54.18°和油缸行程传感器相对截割臂为0°时伸长量代入式(2)，得出的截割臂升降角度为测试值，以安装在截割臂上的精度为0.01°的两轴倾角传感器SCA120T检测的截割臂角度为理论参考值，结果见表2。

  

图4 不同转速下接头平均最大拉剪力Fig.4 Maximum average tensile shear force at different rotational speed

2.4 接头显微硬度

焊前先用粗砂纸打磨母材待焊表面，然后用酒精清洗。以纯Zn箔片作为中间层的FSB见图1。试验所用搅拌头为圆柱搅拌头。焊接参数为：焊接速度为44 mm/min，压入量为0.5 mm，搅拌头转速分别为660,1320, 1750 r/min。通过德国生产的Sigma HD扫描电子显微镜观察FSB接头形貌，同时分析各微区成分。使用HVS-1000显微硬度仪测量接头显微硬度，每个测量点的间距为0.1 mm，压头加载载荷为0.1 kN，压头加载时间为10 s。

  

图5 接头不同区域显微硬度Fig.5 Hardness of different zones in joint

3 结论

在 Zn中间层下通过 FSB连接 6061铝合金与Q235镀锌钢。分析在不同转速下FSB接头形貌组织及力学性能，得到以下结论。

1)当搅拌头转速增加时，更多Zn元素进入近缝区铝合金中，增强了铝合金塑性流动时的流动性，能更好地填充搅拌头前进侧孔洞，致使铝合金近缝区孔洞减少。

2)转速为660 r/min情况下，界面产生一层较厚的过渡层，界面金属间化合物为 Fe-Zn10，部分区域未结合。转速增加到1320 r/min时，过渡层厚度降低，界面由Fe-Zn和Fe-Al金属间化合物构成，此时界面连接较好。转速为1750 r/min时，界面处Fe, Al元素含量升高，近界面过渡层出现裂纹。

3)随着搅拌头转速增加，镀锌钢/铝合金接头最大平均拉剪力先增加后减小，界面处显微硬度增加，硬度梯度增加。1320 r/min转速情况下，FSB接头平均拉剪力最大，为2.33 kN。

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