金属合金锻造精细零件固态焊接检测便携显微镜
同类焊接中残余应力的影响
尽管惯性摩擦焊接法和线性摩擦焊接法都是固态焊接技术，但在焊接高
温材料的时候仍会产生不容忽视的残余应力。需要指出的是，残余应力是
由冷却过程中的热失配引起的，在极高的温度下，材料会变得非常柔软，
并且只有在材料无法通过快速蠕变消除热失配时才会形成弹性应变场。原
则上有三种方法可以减少惯性摩擦焊接法和线性摩擦焊接法产生的残余应
力。首先，待锻造阶段的高温塑化区消失后，可以在第i阶段之初获得一个
温度相对较低的焊接区域（理论上，通过使锻造载荷远大于摩擦力可以实
现）；其次，降低焊缝的热影响区域的冷却速率，从而有利于材料释放部
分因冷却产生的热失配，尽管没有公开的文献报道类似的实例，但是通过
形成比较大的热影响区域或者加热整个区域的做法也许是可行的；最后，
有些材料因相变可能会减少应力的产生。比如对于钢来说，材料微观上从
奥氏体转变成马氏体会引起体积的相应膨胀，这可以补偿焊接区域典型的
拉伸弹性应变。马氏体转变的程度以及与之相关的体积膨胀取决于一系列
的参数，而这些参数又和冷却速率以及合金的化学性能有关。析出强化材
料，比如说镍基超合金材料IN718，可能在快速冷却的过程中保留焊接区域
溶解状态下的所有溶解的析出相。如此一来，热影响区中产生的材料就相
对柔软，它们不能承受过大的弹性形变，因此，就限制了残余应力的产生
。
异种焊接的影响
由于异种焊接能够在焊缝处产生带有梯度成分的结构，因此这种方法已
经逐渐变得重要起来。因为摩擦焊接不仅会产生热量，还会产生变形，被
焊接的两种合金在流动应力上的巨大差异可能会导致焊接面的航空航天科
技出版工程4材料技术某一面单方向长度上的减少。同时，焊接异种金属能
够导致接合面产生一种易碎的中间金属相。然而，许多异种材料的焊接组
合正大规模用于商业用途，包括焊接同族的合金材料（例如，下面将要介
绍的两种不同的钢材，或者是两种性能迥异的材料，如铝和钢）。解决这
些问题的策略包括焊接两种横截面积不同的部分（低温材料的横截面积比
高温材料的大），同时要保证除第二阶段外所有焊接阶段尽可能短。
