金屬合金鍛造精細零件固態焊接檢測便攜顯微鏡
同類焊接中殘余應力的影響
盡管慣性摩擦焊接法和線性摩擦焊接法都是固態焊接技術，但在焊接高
溫材料的時候仍會產生不容忽視的殘余應力。需要指出的是，殘余應力是
由冷卻過程中的熱失配引起的，在極高的溫度下，材料會變得非常柔軟，
并且只有在材料無法通過快速蠕變消除熱失配時才會形成彈性應變場。原
則上有三種方法可以減少慣性摩擦焊接法和線性摩擦焊接法產生的殘余應
力。首先，待鍛造階段的高溫塑化區消失后，可以在第i階段之初獲得一個
溫度相對較低的焊接區域（理論上，通過使鍛造載荷遠大于摩擦力可以實
現）；其次，降低焊縫的熱影響區域的冷卻速率，從而有利于材料釋放部
分因冷卻產生的熱失配，盡管沒有公開的文獻報道類似的實例，但是通過
形成比較大的熱影響區域或者加熱整個區域的做法也許是可行的；最后，
有些材料因相變可能會減少應力的產生。比如對于鋼來說，材料微觀上從
奧氏體轉變成馬氏體會引起體積的相應膨脹，這可以補償焊接區域典型的
拉伸彈性應變。馬氏體轉變的程度以及與之相關的體積膨脹取決于一系列
的參數，而這些參數又和冷卻速率以及合金的化學性能有關。析出強化材
料，比如說鎳基超合金材料IN718，可能在快速冷卻的過程中保留焊接區域
溶解狀態下的所有溶解的析出相。如此一來，熱影響區中產生的材料就相
對柔軟，它們不能承受過大的彈性形變，因此，就限制了殘余應力的產生
。
異種焊接的影響
由于異種焊接能夠在焊縫處產生帶有梯度成分的結構，因此這種方法已
經逐漸變得重要起來。因為摩擦焊接不僅會產生熱量，還會產生變形，被
焊接的兩種合金在流動應力上的巨大差異可能會導致焊接面的航空航天科
技出版工程4材料技術某一面單方向長度上的減少。同時，焊接異種金屬能
夠導致接合面產生一種易碎的中間金屬相。然而，許多異種材料的焊接組
合正大規模用于商業用途，包括焊接同族的合金材料（例如，下面將要介
紹的兩種不同的鋼材，或者是兩種性能迥異的材料，如鋁和鋼）。解決這
些問題的策略包括焊接兩種橫截面積不同的部分（低溫材料的橫截面積比
高溫材料的大），同時要保證除第二階段外所有焊接階段盡可能短。
