CN114939716B - 一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀敏感性的方法，其包括如下步骤：S1，将待焊接的两块铝合金板材以对接形式装夹固定于焊接平台上，设定焊接工艺参数进行第一次搅拌摩擦焊，在两块铝合金板材对接位置得到焊缝；S2，将焊缝表面打磨平整，然后将覆层件置于焊缝上，启动搅拌头前方的预热组件，对覆层件和焊缝进行预热，再设定焊接工艺参数进行第二次搅拌摩擦焊；所述覆层件为纯铝、与待焊接的铝合金板材材质相同的铝合金或者包括Mn、Mg、Cu或Cr的铝合金。其能够在不显著降低焊接接头力学性能的前提下，显著改善铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐敏感性，可在原焊接生产线上完成，无需增加新的设备投入。

Description

一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法
技术领域
本发明涉及金属结构表面抗腐蚀技术领域，具体涉及改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法。
背景技术
航空航天工业的快速发展，为满足节约能源，增加有效载荷，使其对材料的要求越来越高。但高强度铝合金的焊接性较差，传统的熔焊方法如TIG/MIG不能从根本上解决焊接气孔、热裂纹及焊后应力腐蚀开裂等问题。由英国TWI研发的搅拌摩擦焊(FSW)技术，与传统焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有对材料的适应性好、能耗低、对母材热影响小等特点，能有效避免气孔、热裂纹等问题，在铝合金的连接应用方面具有独特优势。
高强度铝合金因其内部存在大量的合金元素以及由这些元素形成的强化相，导致其在潮湿大气或海洋环境下极易发生腐蚀破坏。铝合金搅拌摩擦焊接接头存在焊核区、热机影响区和热影响区三个特征区，其中热机影响区和热影响区的局部位置往往存在大量的晶界连续析出物，导致该位置的腐蚀敏感性显著高于母材和焊核区，严重影响焊接构件的安全可靠性。目前工业应用中主要通过优化焊接工艺以及焊后热处理、热喷涂、喷丸、表面改性、表面化学处理等方法加以改善。CN107717209A公开了一种提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行电阻加热，然后采用粒度为纳米级别的二氧化硅颗粒(或其他疏水性颗粒)对焊接接头进行冷喷涂表面处理，使焊接接头处形成一定厚度的疏水性冷喷涂层。但该方法也存在一定局限性，设备投入大、工序复杂等缺点。CN113106236A公开了一种降低铝合金搅拌摩擦焊接接头腐蚀敏感性的方法。先将熔铸好的铝合金进行多道次热轧，再进行T6处理；将所述T6态铝合金板进行搅拌摩擦焊接获得铝合金焊接件；将铝合金焊接件置于510℃条件保温一段时间后再做淬火处理，并在120℃条件下进行保温一段时间后，获得低腐蚀敏感性铝合金。该方法可以改善搅拌摩擦焊接头的耐蚀性，但无法处理大件工件的问题，还会降低整体构件的力学性能，而且处理过程较为复杂且处理时间也很长。
发明内容
为了弥补现有焊接加工的不足，本发明提供了一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀敏感性的方法，其能够在不显著降低焊接接头力学性能的前提下，显著改善铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐敏感性，可在原焊接生产线上完成，无需增加新的设备投入。
本发明所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其包括如下步骤：
S1，将待焊接的两块铝合金板材以对接形式装夹固定于焊接平台上，设定焊接工艺参数进行第一次搅拌摩擦焊，在两块铝合金板材对接位置得到焊缝；
S2，将焊缝表面打磨平整，然后将覆层件置于焊缝上，启动搅拌头前方的预热组件，对覆层件和焊缝进行预热，再设定焊接工艺参数进行第二次搅拌摩擦焊，搅拌针下压到目标深度，沿焊接方向移动，直至移动到焊缝末端为止，实现覆层件与焊缝的连接；
所述覆层件为纯铝、与待焊接的铝合金板材材质相同的铝合金或者包括Mn、Mg、Cu或Cr的铝合金。
进一步，所述预热组件固定于预压轮上，所述预压轮在焊接方向上位于搅拌头前方，通过预压轮对覆层件施加预压力；预热处理温度和预热处理时间根据覆层件和铝合金板材的材质进行合理设定。
进一步，所述预热处理温度为室温～200℃。
进一步，所述预压轮的外周面上设有与覆层件相适配的限位槽，所述预热组件为加热棒，该加热棒固定于预压轮的轴心线上。
进一步，所述S1中第一次搅拌摩擦焊采用的搅拌头的轴肩直径为8～10mm，搅拌头的轴肩面内凹角为1～3°，搅拌针的长度为1.8～1.9mm，搅拌针的直径为1.8～2mm。
进一步，进行第一次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：搅拌头转速为800～1800r/min，焊接速度为30～80mm/min，压入量为1.9～2.0mm；焊接时搅拌头压入铝合金板材后预热一定时间后再焊接行进，焊接结束时继续压入0.3～0.5mm后再旋出。
进一步，所述S2中第二次搅拌摩擦焊采用的搅拌头的轴肩直径为10～20mm，搅拌头的轴肩面内凹角为1～3°，搅拌针的长度为2～2.8mm，搅拌针的直径为3～5mm。
进一步，进行第二次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：搅拌头转速为400～1600r/min，焊接速度为30～60mm/min；压入量为2.1～2.9mm；焊接时搅拌头压入板件后预热一定时间后再焊接行进，焊接结束时将继续压入0.3～0.5mm后再旋出。
进一步，所述覆层件为3系铝合金、5系铝合金或7系铝合金，
进一步，所述3系铝合金包括3105、3A21，所述5系铝合金包括5A06、5052，所述7系铝合金包括7075、7145。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明在腐蚀敏感性高的搅拌摩擦焊接头即焊缝表面通过第二次搅拌摩擦焊将同质或耐蚀性较好的材料焊接在焊缝表面发生冶金反应，将接头腐蚀最严重的影响区覆盖以隔绝腐蚀介质或牺牲阳极的方式保护底下焊缝，并通过二次搅拌摩擦焊和覆层件改变原焊缝接头的结构组织，使其组织分布更为均匀，在不显著降低焊接接头力学性能的前提下实现改善搅拌摩擦焊接头腐蚀敏感性的目的。
2、本发明通过在焊缝表面布置覆层件，相较于第一次搅拌摩擦焊，第二次摩擦焊在更大轴肩直径搅拌头的搅拌摩擦作用下造成的高温对焊缝进行类似热处理的作用，在这个过程中会改变焊缝的应力分布和组织，从而提高了搅拌摩擦焊接头的耐蚀性。
3、本发明限定了预热处理温度为室温～200℃，该区间温度的选择与各种铝合金搅拌摩擦焊热处理的时效处理温度相近，该温度范围下，不仅使覆层材料整体适度软化从而更好的贴合焊缝，降低残余应力，并在后续的焊接过程中也能一定程度降低温度梯度避免不同区域的组织差异过大进而提高焊接性。同时，该温度对焊缝件也能起到热处理的作用，释放焊件的残余应力并且使焊件组织更加均匀从而提高焊件的腐蚀性能。而温度过高会对设备要求更高，也会使覆层材料太过软化降低焊接性，同时也会影响焊缝件组织导致焊核区的再结晶区域晶粒快速长大，降低焊件的力学性能和耐蚀性。
4、本发明涉及的加工过程可在原搅拌摩擦焊设备上进行，无需任何化学试剂或粉末材料，具有操作简便、成本低、节能环保等优点。本发明主要对搅拌摩擦焊缝表面组织改性，为降低搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性提供了一个全新的、可行的方法，克服了其他表面处理方法因硬件设备、处理成本、环境污染等带来的种种不利影响。
附图说明
图1是第一次搅拌摩擦焊接示意图；
图2是第二次搅拌摩擦焊接示意图；
图3是所述预压轮的截面示意图；
图4是本发明实施例一中在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头的截面示意图；
图5是本发明实施例一中在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头焊缝样品与裸铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝样品的表面腐蚀宏观形貌对比示意图；
图6是本发明实施例一在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头焊缝样品与裸铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝样品的在3.5％NaCl水溶液中的极化曲线；
图7是本发明实施例二中在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头焊缝样品与裸铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝样品的表面腐蚀宏观形貌对比示意图；
图8是本发明实施例二在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头焊缝样品与裸铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝样品的在3.5％NaCl水溶液中的极化曲线；
图9是本发明实施例三中在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头焊缝样品与裸铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝样品的表面腐蚀宏观形貌对比示意图；
图10是本发明实施例三在铝合金搅拌摩擦焊缝上经过覆层后接头焊缝样品与裸铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝样品的在3.5％NaCl水溶液中的极化曲线；
图11是本发明实施例中的样件与母材以及未覆层搅拌摩擦焊接头的拉伸曲线示意图。
图中，1—铝合金板材，2—第一搅拌头，3—第一搅拌针，4—对接焊缝，5—覆层件，6—第二搅拌头，7—第二搅拌针，8—预压轮，9—预热组件，10—覆层焊缝，11—覆层焊缝截面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其包括如下步骤：
S1，将两块尺寸为100mm×50mm×2mm的铝合金板材1用砂纸打磨掉表面的氧化膜，并喷涂酒精擦拭干净，所述铝合金板材1的材质为7075铝合金。
参见图1，将打磨后的铝合金板材1经调整合适后用工作台上的夹具以对接形式装夹固定于搅拌摩擦焊的焊接平台上，设定焊接工艺参数进行第一次搅拌摩擦焊，在两块铝合金板材对接位置得到对接焊缝4。
搅拌摩擦焊机的主轴倾斜角度为2°，采用的第一搅拌头2的轴肩直径为8mm，第一搅拌头2的轴肩面内凹角为3°，第一搅拌针3的长度为1.8mm，第一搅拌针3的搅拌针的直径为2mm。
具体焊接工艺参数具体为，第一搅拌头转速设定为800r/min，压入量为1.95mm。焊接时搅拌头压入板件后停留25s待周围的基体材料充分软化后再以44mm/min的焊接速度行进焊接，焊接结束时将继续压入0.3mm后再旋出，焊接结束后立即拆卸夹具取出焊件样品。
S2，参见图2，将S1得到的对接的两块铝合金板材1固定在手虎钳上，通过砂轮打磨机将对接焊缝4表面打磨平整，并将对接两块铝合金板材以与第一次搅拌摩擦焊方向一致放置，随后将覆层件5置于对接焊缝4上方，调整至合适位置后用夹具将覆层件固定。
所述覆层件5为与铝合金板材1同质的7075铝合金，尺寸为100mm×80mm×1mm，覆层件5长度与铝合金板材1长度相同，宽度略小于两块铝合金板材宽度之和，保证了覆层件能够充分覆盖对接焊缝4。所述覆层件5放置前用砂纸打磨表面，以去除表面的氧化膜。
启动第二搅拌头6前方的预热组件，对覆层件5和对接焊缝4进行预热，预热处理温度为100～200℃，该区间温度的选择与各种铝合金搅拌摩擦焊热处理的时效处理温度相近，该温度范围下，不仅使覆层材料整体适度软化从而更好的贴合焊缝，降低残余应力，并在后续的焊接过程中也能一定程度降低温度梯度避免不同区域的组织差异过大进而提高焊接性。同时，该温度对焊缝件也能起到热处理的作用，释放焊件的残余应力并且使焊件组织更加均匀从而提高焊件的腐蚀性能。而温度过高会对设备要求更高，也会使覆层材料太过软化降低焊接性，同时也会影响焊缝件组织导致焊核区的再结晶区域晶粒快速长大，降低焊件的力学性能和耐蚀性。然而，温度过低会起不到加热系统的作用。预热处理时间根据覆层件和铝合金板材的材质进行合理设定。
所述预热组件9固定于预压轮8上，所述预压轮8在焊接方向上位于第二搅拌头6前方，通过预压轮8对覆层件5施加预压力，以实现对覆层件5的限位作用，保证了位置精度。
参见图3，所述预压轮8的外周面上设有与覆层件5相适配的限位槽，所述预热组件9为加热棒，该加热棒固定于预压轮8的轴心线上。所述限位槽的深度D为覆层件5厚度的2/3，限位槽的宽度W比覆层件5的宽度大4～8mm。
设定焊接工艺参数进行第二次搅拌摩擦焊，第二搅拌针7下压到目标深度，沿焊接方向移动，直至移动到对接焊缝4末端为止，实现覆层件5与对接焊缝4的连接。第二次搅拌摩擦焊采用的第二搅拌头6的轴肩直径为15mm，第二搅拌头6的轴肩面内凹角为3°，第二搅拌针7的长度为2.65mm，第二搅拌针7的直径为4mm。
进行第二次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：第二搅拌头6的转速设定为600r/min，焊接速度为44mm/min；压入量为2.75mm；焊接时第二搅拌头6压入板件后预热20s后再焊接行进，焊接结束时将继续压入0.3mm后再旋出，在两块铝合金板材1对接位置得到覆层焊缝10。焊接结束后立即拆卸夹具取出覆层后的铝合金板材焊件样品。
对进行了FSW覆层的铝合金搅拌摩擦焊样品即覆层焊缝截面11进行截面形貌观察，结果参见图4，覆层件5与第一次搅拌摩擦焊得到的对接焊缝4相接合，覆层件的组织结构与接头焊核区的组织结构相一致。
将获得的焊件样品采用线切割制成长度为30mm、宽度为15mm的实验样品，并把焊件样品表面的覆层件打磨至与搅拌摩擦焊接头相平整的程度。经过FSW覆层的铝合金搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能通过盐水浸泡实验和电化学极化曲线进行判断，并以裸铝合金搅拌摩擦焊件试样作为对比例一。
参见图5，两种不同试样在3.5％NaCl溶液中浸泡9h后的表面腐蚀形貌也存在显著差异，对比例一的未FSW覆层的接头试样即仅通过第一搅拌摩擦焊得到的焊接样品存在两条很明显的白色光亮带，这说明在接头的热影响区发生了严重的稳态局部腐蚀，白亮色面积范围越大，其中心的局部腐蚀越严重。而经过FSW覆层的接头样品即本实施例得到焊件样品，在局部区域也发生了腐蚀，而其后退侧RS并未发生明显腐蚀，整体的腐蚀形貌相对裸FSW接头得到了很大的改善。
参见图6，对比例一最严重的热影响区的自腐蚀电流密度为5.193x10-6A·cm-2；而实施例一的热影响区的自腐蚀电流密度为3.581x10-7A·cm-2，其电流密度相较于对比例一下降了约一个数量级，说明实施例一的耐蚀性得到明显提高。通过对该样件的抗拉强度进行拉伸试验，并以裸铝合金搅拌摩擦焊件试样作为对比例。参见图11，发现实施例一即经过FSW覆层的样件的强度较对比例一即未覆层样件的强度下降了约30MPa，实施例一和对比例一的强度均低于母材即铝合金板材的强度。
实施例二，一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其包括如下步骤：
S1，将两块尺寸为100mm×50mm×2mm的铝合金板材用砂纸打磨掉表面的氧化膜，并喷涂酒精擦拭干净，所述铝合金板材的材质为7075铝合金。
将打磨后的铝合金板材经调整合适后用工作台上的夹具以对接形式装夹固定于搅拌摩擦焊的焊接平台上，设定焊接工艺参数进行第一次搅拌摩擦焊，在两块铝合金板材对接位置得到对接焊缝。
搅拌摩擦焊机的主轴倾斜角度为2°，采用的第一搅拌头的轴肩直径为8mm，第一搅拌头的轴肩面内凹角为3°，第一搅拌针的长度为1.85mm，第一搅拌针的搅拌针的直径为2mm。
具体焊接工艺参数具体为，第一搅拌头转速设定为800r/min，压入量为1.95mm。焊接时搅拌头压入板件后停留25s待周围的基体材料充分软化后再以44mm/min的焊接速度行进焊接，焊接结束时将继续压入0.3mm后再旋出，焊接结束后立即拆卸夹具取出焊件样品。
S2，将S1得到的对接的两块铝合金板材固定在手虎钳上，通过砂轮打磨机将对接焊缝表面打磨平整，并将对接两块铝合金板材以与第一次搅拌摩擦焊方向相反放置，随后将覆层件置于对接焊缝上方，调整至合适位置后用夹具将覆层件固定。
所述覆层件为与铝合金板材同质的7075铝合金，尺寸为100mm×80mm×1mm，所述覆层件放置前用砂纸打磨表面，以去除表面的氧化膜。
启动第二搅拌头前方的预热组件，对覆层件和对接焊缝进行预热，预热处理温度为100～200℃，预热处理时间根据覆层件和铝合金板材的材质进行合理设定。
所述预热组件固定于预压轮上，所述预压轮在焊接方向上位于第二搅拌头前方，通过预压轮对覆层件施加预压力，以实现对覆层件的限位作用，保证了位置精度。
设定焊接工艺参数进行第二次搅拌摩擦焊，第二搅拌针下压到目标深度，沿焊接方向移动，直至移动到对接焊缝末端为止，实现覆层件与对接焊缝的连接。第二次搅拌摩擦焊采用的第二搅拌头的轴肩直径为15mm，第二搅拌头的轴肩面内凹角为3°，第二搅拌针7的长度为2.65mm，第二搅拌针的直径为4mm。
进行第二次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：第二搅拌头的转速设定为800r/min，焊接速度为44mm/min；压入量为2.75mm；焊接时第二搅拌头压入板件后预热20s后再焊接行进，焊接结束时将继续压入0.3mm后再旋出，在两块铝合金板材对接位置得到覆层焊缝。焊接结束后立即拆卸夹具取出覆层后的铝合金板材焊件样品。
将获得的焊件样品采用线切割制成长度为30mm、宽度为15mm的实验样品，并把焊件样品表面的覆层件打磨至与搅拌摩擦焊接头相平整的程度。经过FSW覆层的铝合金搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能通过盐水浸泡实验和电化学极化曲线进行判断。
参见图7，两种不同试样在3.5％NaCl溶液中浸泡9h后的表面腐蚀形貌也存在显著差异，对比例一的未FSW覆层的接头试样即仅通过第一搅拌摩擦焊得到的焊接样品存在两条很明显的白色光亮带，这说明在接头的热影响区发生了严重的稳态局部腐蚀，白亮色面积范围越大，其中心的局部腐蚀越严重。而实施例第二即经过FSW覆层的接头样品，腐蚀的位置相对原接头的腐蚀区域向两边移动，且腐蚀程度明显减轻。
参见图8，对比例一即裸FSW接头腐蚀最严重的热影响区的自腐蚀电流密度为5.193x10-6A·cm-2，自腐蚀电位为-0.821.6V，而实施例二即FSW覆层接头的热影响区的自腐蚀电流密度为1.896x10-6A·cm-2，其自腐蚀电位为-0.814.2V，腐蚀电流密度相对对比例一略有下降，说明FSW接头的耐蚀性得到一定提升。
通过对该样件的抗拉强度进行拉伸试验，参见图11，发现实施例二即经过FSW覆层的样件的强度较对比例一的强度下降了约50MPa，强度下降较大。
实施例三，一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其包括如下步骤：
S1，将两块尺寸为100mm×50mm×2mm的铝合金板材用砂纸打磨掉表面的氧化膜，并喷涂酒精擦拭干净，所述铝合金板材的材质为7075铝合金。
将打磨后的铝合金板材经调整合适后用工作台上的夹具以对接形式装夹固定于搅拌摩擦焊的焊接平台上，设定焊接工艺参数进行第一次搅拌摩擦焊，在两块铝合金板材对接位置得到对接焊缝。
搅拌摩擦焊机的主轴倾斜角度为2°，采用的第一搅拌头的轴肩直径为8mm，第一搅拌头的轴肩面内凹角为3°，第一搅拌针的长度为1.85mm，第一搅拌针的搅拌针的直径为2mm。
具体焊接工艺参数具体为，第一搅拌头转速设定为800r/min，压入量为1.95mm。焊接时搅拌头压入板件后停留25s待周围的基体材料充分软化后再以44mm/min的焊接速度行进焊接，焊接结束时将继续压入0.3mm后再旋出，焊接结束后立即拆卸夹具取出焊件样品。
S2，将S1得到的对接的两块铝合金板材固定在手虎钳上，通过砂轮打磨机将对接焊缝表面打磨平整，并将对接两块铝合金板材以与第一次搅拌摩擦焊方向相反放置，随后将覆层件置于对接焊缝上方，调整至合适位置后用夹具将覆层件固定。
所述覆层件为纯铝，尺寸为100mm×80mm×1mm，所述覆层件放置前用砂纸打磨表面，以去除表面的氧化膜。
启动第二搅拌头前方的预热组件，对覆层件和对接焊缝进行预热，预热处理温度为100～200℃，预热处理时间根据覆层件和铝合金板材的材质进行合理设定。
所述预热组件固定于预压轮上，所述预压轮在焊接方向上位于第二搅拌头前方，通过预压轮对覆层件施加预压力，以实现对覆层件的限位作用，保证了位置精度。
设定焊接工艺参数进行第二次搅拌摩擦焊，第二搅拌针下压到目标深度，沿焊接方向移动，直至移动到对接焊缝末端为止，实现覆层件与对接焊缝的连接。第二次搅拌摩擦焊采用的第二搅拌头的轴肩直径为15mm，第二搅拌头的轴肩面内凹角为3°，第二搅拌针7的长度为2.65mm，第二搅拌针的直径为4mm。
进行第二次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：第二搅拌头的转速设定为1600r/min，焊接速度为44mm/min；压入量为2.7mm；焊接时第二搅拌头压入板件后预热15s后再焊接行进，焊接结束时将继续压入0.3mm后再旋出，在两块铝合金板材对接位置得到覆层焊缝。焊接结束后立即拆卸夹具取出覆层后的铝合金板材焊件样品。
将获得的焊件样品采用线切割制成长度为30mm、宽度为15mm的实验样品，并把焊件样品表面的覆层件打磨至与搅拌摩擦焊接头相平整的程度。经过FSW覆层的铝合金搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能通过盐水浸泡实验和电化学极化曲线进行判断。
参见图9，两种不同试样在3.5％NaCl溶液中浸泡9h后的表面腐蚀形貌也存在差异，对比例一即未FSW纯铝覆层的接头试样存在两条很明显的白色光亮带，这说明在接头的热影响区发生了严重的稳态腐蚀。而实施例三即经过FSW覆层的接头样品，腐蚀的位置相对原接头的腐蚀区域向两边移动，且腐蚀程度明显减轻，特别是后退侧RS,白亮色的是残留的纯铝，并未发现明显的腐蚀现象。
参见图10，对比例一即裸FSW接头腐蚀最严重的热影响区的自腐蚀电流密度为5.193x10-6A·cm-2，自腐蚀电位为-0.821.6V，而实施例三即FSW纯铝覆层接头的热影响区的自腐蚀电流密度为5.719x10-7A·cm-2，其自腐蚀电位为-0.7897V，腐蚀电流密度相较于对比例一下降近一个数量级，说明FSW接头的耐蚀性得到一定提升。
通过对该样件的抗拉强度进行拉伸试验，参见图11，发现实施例三得到的焊件样品的强度较对比例一的焊件样品的强度下降了约40MPa。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将待焊接的两块铝合金板材以对接形式装夹固定于焊接平台上，设定焊接工艺参数进行第一次搅拌摩擦焊，在两块铝合金板材对接位置得到焊缝；
S2，将焊缝表面打磨平整，然后将覆层件置于焊缝上，启动搅拌头前方的预热组件，对覆层件和焊缝进行预热，再设定焊接工艺参数进行第二次搅拌摩擦焊，搅拌针下压到目标深度，沿焊接方向移动，直至移动到焊缝末端为止，实现覆层件与焊缝的连接；
所述覆层件为纯铝、与待焊接的铝合金板材材质相同的铝合金或者包括 Mn、Mg、Cu或Cr的铝合金；
所述预热组件固定于预压轮上，所述预压轮在焊接方向上位于搅拌头前方，通过预压轮对覆层件施加预压力；预热处理温度和预热处理时间根据覆层件和铝合金板材的材质进行合理设定；
所述预压轮的外周面上设有与覆层件相适配的限位槽，所述预热组件为加热棒，该加热棒固定于预压轮的轴心线上。
2.根据权利要求1所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于：所述预热处理温度为室温~200℃。
3.根据权利要求1或2所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于：所述S1中第一次搅拌摩擦焊采用的搅拌头的轴肩直径为8~10mm，搅拌头的轴肩面内凹角为1~3°，搅拌针的长度为1.8~1.9mm，搅拌针的直径为1.8~2mm。
4.根据权利要求1或2所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于，进行第一次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：搅拌头转速为800~1800r/min，焊接速度为30~80mm/min，压入量为1.9~2.0mm；
焊接时搅拌头压入铝合金板材后预热一定时间后再焊接行进，焊接结束时继续压入0.3~0.5mm后再旋出。
5.根据权利要求1或2所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于，所述S2中第二次搅拌摩擦焊采用的搅拌头的轴肩直径为10~20mm，搅拌头的轴肩面内凹角为1~3º，搅拌针的长度为2~2.8mm，搅拌针的直径为3~5mm。
6.根据权利要求1或2所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于，进行第二次搅拌摩擦焊的焊接工艺参数具体为：搅拌头转速为400~1600r/min，焊接速度为30~60mm/min；压入量为2.1~2.9mm；
焊接时搅拌头压入板件后预热一定时间后再焊接行进，焊接结束时将继续压入0.3~0.5mm后再旋出。
7.根据权利要求1或2所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于：所述覆层件为3系铝合金、5系铝合金或7系铝合金。
8.根据权利要求7所述的改善铝合金搅拌摩擦焊接头表面腐蚀敏感性的方法，其特征在于：所述3系铝合金包括3105、3A21，所述5系铝合金包括5A06、5052，所述7系铝合金包括7075、7145。
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