黃永憲 孟祥晨 王耀彬 馮吉才

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)焊接與連接國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150001)

聚合物及其復(fù)合材料攪拌摩擦焊/處理的研究現(xiàn)狀

黃永憲 孟祥晨 王耀彬 馮吉才

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)焊接與連接國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150001)

攪拌摩擦焊/處理(Friction Stir Welding/Processing，F(xiàn)SW/P) 涉及溫度、力學(xué)、冶金及其相互作用的高度復(fù)雜的固相連接和處理過程，已被廣泛用于焊接鋁合金、鈦合金和其他熔焊難以焊接的金屬。近年來，國內(nèi)外學(xué)者提出FSW可實(shí)現(xiàn)聚合物及其復(fù)合材料的連接。綜述了聚合物及其復(fù)合材料FSW國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，主要涉及FSW焊縫成形、組織和性能、材料流動(dòng)行為以及FSW/P新技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出了FSW/P基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用方向。

聚合物及復(fù)合材料 攪拌摩擦焊/處理 材料流動(dòng)

0 序 言

聚合物及其復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、耐腐蝕性好和線膨脹系數(shù)小等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、電子電器等領(lǐng)域。因此，聚合物及其復(fù)合材料的連接受到學(xué)者廣泛關(guān)注，主要分為膠接、機(jī)械連接和焊接[1-3]。一般而言，機(jī)械連接操作相對簡單，但在連接部位易出現(xiàn)應(yīng)力集中，降低可靠性;膠接工藝相對成熟，但膠接的工藝周期長，接頭抗沖擊、抗疲勞和耐濕熱等性能不足，接頭使用性能低。

目前，一種普遍的做法是利用焊接方式連接熱塑性聚合物及其復(fù)合材料，主要包括：電阻焊、超聲波焊、感應(yīng)焊、線性振動(dòng)焊和攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，F(xiàn)SW)等。焊接方法主要包含三個(gè)過程：①待焊材料表面形成熔化層或塑性層；②施加壓力實(shí)現(xiàn)連接；③熔化或塑化材料冷卻且繼續(xù)施加壓力避免焊縫內(nèi)部出現(xiàn)氣孔缺陷。然而，電阻焊一次焊接面積小，焊接零件的尺寸受到限制(<1 m2)；超聲焊導(dǎo)能筋制作困難且焊件尺寸?。桓袘?yīng)焊無法連續(xù)焊接復(fù)雜結(jié)構(gòu)件；振動(dòng)焊焊縫易出現(xiàn)毛邊等缺陷。FSW具有溫度低、塑性變形劇烈、接頭質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)[4]，有利于克服上述技術(shù)的缺陷與不足。當(dāng)前，F(xiàn)SW技術(shù)已成為聚合物材料連接的主要方式之一。文中從聚合物FSW焊縫成形、組織、性能及材料流動(dòng)行為等方面進(jìn)行綜述，且討論了包含攪拌摩擦處理(Friction Stir Processing，F(xiàn)SP)在內(nèi)的焊接和處理新工藝，并在此基礎(chǔ)上提出了FSW/P基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用方向。

1 焊縫成形

到目前為止，國內(nèi)外學(xué)者采用FSW方法已成功實(shí)現(xiàn)了聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龍-6(Nylon-6)等材料的連接。胡禮木等人[5]研究了6 mm和8 mm厚PE材料FSW，認(rèn)為對一定厚度的板材采用合理的焊接參數(shù)能得到令人滿意的焊縫成形。張忠科等人[6]表明在優(yōu)化參數(shù)(1 300 r/min，20 mm/min)下，F(xiàn)SW可實(shí)現(xiàn)2 mm厚ABS的有效連接，焊縫表面及背面成形良好，無翹曲變形。

事實(shí)上，對于FSW而言，影響焊縫成形的關(guān)鍵因素為攪拌頭(軸肩和攪拌針)形貌和工藝參數(shù)。其中，攪拌頭形貌不僅影響焊接產(chǎn)熱，而且對材料流動(dòng)行為影響顯著。

Bozkut等人[7]采用軸肩和針直徑分別為18 mm和6 mm的傳統(tǒng)攪拌頭進(jìn)行PE材料FSW。結(jié)果表明，PE材料FSW的溫度變化范圍為120～165 ℃，超過材料熔點(diǎn)，引起氣孔和裂紋缺陷，不利于焊縫成形。Panneerselvam等人[8]研究表明使用圓錐光滑攪拌針難以得到無缺陷的PP材料焊縫；采用螺紋形攪拌針，焊縫成形良好。Payganeh等人[9]研究了攪拌針形貌對30%玻璃纖維增強(qiáng)PP材料焊縫成形的影響。錐形螺紋攪拌針與待焊材料接觸面積最大，產(chǎn)熱最多且材料混合充分，焊縫成形最佳；對于其他三種工作面較少的攪拌針，難以得到良好成形接頭。

針對攪拌摩擦焊工藝參數(shù)對聚合物材料焊縫成形的影響亦進(jìn)行了大量研究工作。Aydin等人[10]使用螺紋攪拌針進(jìn)行了PE材料FSW。提高攪拌針旋轉(zhuǎn)速度過度增加表面熱輸入，導(dǎo)致焊縫表面粗糙，而焊接預(yù)熱溫度的施加可促進(jìn)焊縫成形，實(shí)現(xiàn)低旋轉(zhuǎn)速度焊接。Zafar等人[11]采用螺紋形攪拌針進(jìn)行了16 mm厚Nylon 6板材FSW。結(jié)果表明，低旋轉(zhuǎn)速度可促進(jìn)焊縫表面成形；高旋轉(zhuǎn)速度或大傾角極易升高焊接溫度，引起氣泡和大量材料溢出焊縫，形成較大飛邊和溝槽等缺陷。Mostafapour等人[12]研究了攪拌針下扎深度對9 mm厚PE材料焊縫成形的影響，表明下扎深度過小(小于0.5 mm)，焊縫表面粗糙；下扎深度過大引起大飛邊和應(yīng)力集中現(xiàn)象，降低性能。

2 焊縫微觀組織

對于金屬FSW，接頭宏觀形貌主要分為母材區(qū)(Base Material，BM)、熱影響區(qū)(Heat Affected Zone，HAZ)、熱機(jī)影響區(qū)(Thermo-mechanically Affected Zone，TMAZ)和焊核區(qū)(Nugget Zone，NZ)。而對于聚合物FSW而言，由于熱導(dǎo)率較低，接頭分區(qū)與金屬有所不同。Strand等人[13]將PP材料FSW分為BM、界面過渡區(qū)和NZ。由攪拌針旋轉(zhuǎn)前進(jìn)造成的塑性軟化層相互疊加所致的洋蔥環(huán)形貌出現(xiàn)在NZ中心且無明顯的HAZ。此外，Strand等人還指出焊縫根部易出現(xiàn)未焊透缺陷，成為接頭薄弱區(qū)。

Kiss等人[14]認(rèn)為攪拌針的攪拌作用可破碎PP材料內(nèi)部球狀晶并使其均勻分布。BM的球狀晶的尺寸為10～25 μm，NZ球狀晶的尺寸較小，約為10～20 μm。

焊接過程中熱輸入的不均勻分布導(dǎo)致接頭各區(qū)材料結(jié)晶度存在差異。為了分析接頭各區(qū)域組織結(jié)晶度，Gao等人[15]對PE材料FSW接頭不同區(qū)域進(jìn)行了DSC測試分析，并依據(jù)式(1)計(jì)算結(jié)晶度。

(1)

3 材料流動(dòng)行為

Panneerselvam等人[16]選擇Nylon-6為研究對象，重點(diǎn)探討了螺紋攪拌針旋轉(zhuǎn)方向?qū)宇^材料流動(dòng)和成形的影響規(guī)律。對于左螺旋攪拌針，沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺紋溝槽為NZ材料的溢出提供通道，導(dǎo)致材料溢出NZ和內(nèi)部孔洞等缺陷的產(chǎn)生。沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，攪拌針的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)大量塑性材料從攪拌針根部向尖端流動(dòng)，減小飛邊并避免內(nèi)部缺陷，利于得到無缺陷接頭。Sim?es等人[17]采用透明的PMMA作為研究對象具體闡述了聚合物FSW的熱機(jī)行為和材料流動(dòng)過程，并與金屬材料FSW進(jìn)行對比。結(jié)果表明接頭AS區(qū)域NZ與BM界面較為透明，僅出現(xiàn)極小的不連續(xù)現(xiàn)象；RS區(qū)域則呈完全不透明的弱連接，表明RS的TMAZ受攪拌針限制，如圖1所示。與金屬FSW接頭相比，聚合物熱導(dǎo)率低，其FSW接頭變形區(qū)和材料流動(dòng)具有如下特點(diǎn)：①變形區(qū)顯著減小，無明顯的軸肩影響區(qū)和針尖影響區(qū)；②攪拌針是聚合物FSW的主要作用工具，軸肩無明顯作用；③熔化的聚合物材料極易從軸肩兩側(cè)擠出，而非進(jìn)入NZ內(nèi)部，導(dǎo)致區(qū)域III(軸肩影響區(qū))的缺失；④針影響區(qū)輪廓保持平直且平行于攪拌針形狀，導(dǎo)致TMAZ較小且區(qū)域IV(針尖作用區(qū))消失；⑤熔化或塑化材料易從RS甩出，導(dǎo)致RS界面形貌不連續(xù)；⑥殘余應(yīng)力可能導(dǎo)致焊后接頭出現(xiàn)裂紋。

Zafar等人采用示蹤法(具有良好的追蹤性紅色ABS作為標(biāo)示材料)和右螺旋螺紋攪拌針進(jìn)行16 mm厚Nylon-6的FSW材料流動(dòng)行為研究。沿垂直于焊接方向X軸，AS和RS材料在攪拌針的作用下，均發(fā)生擴(kuò)散并分布于整個(gè)NZ。焊縫上表面局部未充分混合區(qū)由靠近軸肩附近攪拌針無螺紋所致?？拷缚p根部位置未受到攪拌，與攪拌針下扎深度有關(guān)。沿平行于焊接方向Y軸，攪拌針的攪拌作用導(dǎo)致標(biāo)示材料遷移到攪拌針后方，最大遷移量達(dá)到11 mm。在焊縫末端觀察到窄區(qū)域標(biāo)示材料，可能是攪拌針的擠壓作用所致。沿接頭厚度方向Z軸，位于底部的標(biāo)示材料在攪拌針的旋轉(zhuǎn)擠壓作用下向上遷移。對于中部的標(biāo)示材料，亦發(fā)生上移。對于上部的部分標(biāo)示材料發(fā)生微小下移，而大部分材料擠出焊縫，形成飛邊缺陷；對于AS和RS材料流動(dòng)，無明顯差異。

圖1 PMMA材料流動(dòng)和變形區(qū)

4 殘余應(yīng)力

殘余應(yīng)力是由焊接過程不均勻的溫度場所致，對接頭性能影響顯著。Kiss等人[18]采用光彈性法測量殘余應(yīng)力。焊縫上部為殘余壓應(yīng)力，而下部為殘余拉應(yīng)力。此外，作者采用K因子(K=轉(zhuǎn)速×軸肩直徑/焊接速度)來表征焊接參數(shù)并研究參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響。對于較高的K因子(高轉(zhuǎn)速、低焊速、大直徑攪拌頭)，熱輸入較高，導(dǎo)致焊縫附近溫差大，引起接頭內(nèi)部殘余應(yīng)力水平升高。當(dāng)K為400時(shí)，接頭斷口表面呈塑性斷裂，強(qiáng)度較高。當(dāng)K為85時(shí)，焊縫內(nèi)部材料未完全塑化且無明顯變形，強(qiáng)度較低。對于具有不同工作面的攪拌針，與材料的接觸面積越大，產(chǎn)熱越多，殘余應(yīng)力也越大。

5 接頭力學(xué)性能

5.1 拉伸性能

聚合物FSW接頭的承載能力主要與焊接內(nèi)部缺陷(界面弱連接、微裂紋，氣泡、根部未焊透等)、材料結(jié)晶度等密切相關(guān)。焊接熱輸入不足導(dǎo)致材料流動(dòng)不足或焊接熱輸入過高導(dǎo)致材料溢出，均易引起內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，成為拉伸斷裂的裂紋源，降低接頭強(qiáng)度[19]。此外，較低溫度和較快冷卻速率引起的低結(jié)晶度亦是顯微硬度和承載能力降低的主要原因。同時(shí)，焊接殘余應(yīng)力亦導(dǎo)致微裂紋，降低接頭力學(xué)性能。

聚合物FSW接頭拉伸性能與母材相比存在一定的差距。一般情況下，由于聚合物材料韌性低，F(xiàn)SW后接頭斷后伸長率極小，呈脆性斷裂。Saeedy等人[20]發(fā)現(xiàn)對于PE材料FSW，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度和傾角分別為1 400 r/min,12 mm/min和1°時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的75%。Squeo等人[21]選擇3 mm厚PE為研究對象進(jìn)行FSW，當(dāng)焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度分別為28 mm/min和6 000 r/min時(shí)，接頭屈服強(qiáng)度與母材相當(dāng)，但接頭斷裂模式呈脆性斷裂。Aydin等人[22]使用背部預(yù)熱方法實(shí)現(xiàn)了4 mm厚PE材料FSW。當(dāng)焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度和預(yù)熱溫度分別為10 mm/min，960 r/min和50 ℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的89%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)無預(yù)熱接頭的72%，接頭亦呈脆性斷裂。

此外，許多學(xué)者采用田口法進(jìn)行聚合物FSW力學(xué)性能的優(yōu)化試驗(yàn)[23-25]，作為一種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，可協(xié)助研發(fā)人員以最少的試驗(yàn)次數(shù)，快速尋找最佳的參數(shù)組合，降低試驗(yàn)成本并提高效率。Ahmadi等人研究了20%碳纖維增強(qiáng)PP復(fù)合材料的FSW，表明焊接速度對拉剪強(qiáng)度影響最大，傾斜角影響最小。焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度和傾斜角對拉剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)分別為79.06%，12.29%和5.41%。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度和傾斜角分別為1 250 r/min，25 mm/min和1°時(shí)，接頭強(qiáng)度最高。Sharma等人進(jìn)行10 mm厚PP材料FSW，發(fā)現(xiàn)隨著焊接速度(60 mm/min，70 mm/min，80 mm/min)或攪拌針直徑(8 mm，10 mm，12 mm)的增加，接頭強(qiáng)度呈先增加后降低的趨勢，增加旋轉(zhuǎn)速度(600 r/min，750 r/min，900 r/min)有利于提高接頭強(qiáng)度，當(dāng)攪拌針直徑、焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度分別為10 mm，70 mm/min和900 r/min時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的80%。

5.2 顯微硬度

顯微硬度是抵抗材料局部變形的能力，是衡量材料軟硬程度的重要判據(jù)，可間接評價(jià)焊縫區(qū)材料結(jié)晶度。根據(jù)Panneerselvam等人[26]的研究，PE母材顯微硬度值在92～95 RH的區(qū)間波動(dòng)，而不同工藝下FSW接頭NZ硬度值均低于BM，為65～85 RH，其主要是由冷卻速率較快引起的結(jié)晶度低所致。此外，隨著距NZ中心距離增加，顯微硬度逐漸升高，且AS硬度比RS略高，與高熱輸入引起的冷卻速率低有關(guān)。

6 聚合物FSW新工藝

采用傳統(tǒng)FSW連接聚合物時(shí)，工藝參數(shù)不當(dāng)，存在表面成形差、根部未焊透和結(jié)晶程度低等問題。研究人員嘗試新焊具設(shè)計(jì)、水浸FSW及添加第三種材料的方法，控制焊縫內(nèi)部材料流動(dòng)、熱導(dǎo)率或冷卻速率，促進(jìn)了聚合物FSW接頭成形并提高力學(xué)性能。此外，為了提高聚合物材料力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)等物理性能，基于FSP的新型聚合物基復(fù)合材料制備技術(shù)亦被提出。

6.1 靜止靴FSW

為了減小或消除傳統(tǒng)FSW焊接缺陷，諸如大飛邊和孔洞缺陷等，一些研究者對傳統(tǒng)FSW攪拌頭進(jìn)行了改進(jìn)，提出“靜止靴”焊具(圖 2)。與常規(guī)靜止軸肩不同，“靜止靴”為長條形，可預(yù)熱材料、防止材料溢出并降低冷卻速率。Mostafapour等人采用電阻加熱靜止靴進(jìn)行PE的FSW。當(dāng)靜止靴下扎深度大于0.5 mm時(shí)，材料溢出焊縫，導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低接頭性能。當(dāng)下扎深度小于0.5 mm時(shí)，靜止靴滑過焊縫表面，亦降低質(zhì)量。當(dāng)熱輸入可使整個(gè)NZ材料塑化或熔化時(shí)，有效減小缺陷發(fā)生率。值得注意的是，焊接過程中部分聚合物極易黏附在軸肩表面，導(dǎo)致焊縫表面應(yīng)力集中。PTFE涂層可得到表面光滑的焊縫。

圖2 聚合物FSW靜止軸肩焊具

Kiss等人使用未加熱的PTFE涂層靜止靴對透明度較好的PP和PETG材料進(jìn)行了FSW。對于PP焊縫，在接頭AS和RS未發(fā)現(xiàn)顯著差異；與BM相似，球狀晶出現(xiàn)在焊縫中，其主要是由冷卻速率緩慢所致。對于PETG焊縫，顯著的不連續(xù)性連接出現(xiàn)在BM和NZ界面處，降低接頭性能。

6.2 雙面FSW及自適應(yīng)FSW

針對聚合物熱導(dǎo)率低易造成未焊透缺陷并降低接頭力學(xué)性能等問題，Arici等人[27]提出雙道FSW連接PE材料。雙道FSW可成功消除根部未焊透缺陷，使用1°傾角得到的接頭內(nèi)部無孔洞等缺陷，力學(xué)性能較高。當(dāng)焊接速度為12.5 mm/min時(shí)，抗拉強(qiáng)度為20.45 MPa，達(dá)到BM的86.7%，斷裂位置位于HAZ。雖然雙道FSW可成功解決背部弱連接問題，但焊縫表面成形差且厚度減薄嚴(yán)重，工藝有待進(jìn)一步優(yōu)化。

Pirizadeh等人[28]采用自適應(yīng)攪拌摩擦焊連接聚合物，其中，焊具包含上軸肩、攪拌針和下軸肩。焊接過程中，上下軸肩和攪拌針同時(shí)與待焊材料摩擦產(chǎn)熱，而下軸肩起到支撐墊板作用，如圖3所示。自適應(yīng)焊具可消除根部缺陷；外凸圓攪拌針較圓柱攪拌針更優(yōu)，可增加與待焊材料接觸面積并提高摩擦熱和材料混合程度，利于溫度均勻分布；外凸圓攪拌針接頭強(qiáng)度較圓柱針提高15%，達(dá)到BM強(qiáng)度的60.6%。

圖3 自適應(yīng)FSW

6.3 水浸FSW及添材FSW

針對聚合物焊接過程中溫度分布不均勻和冷卻速率高等問題，Gao等人提出水浸FSW方法連接PE材料。與傳統(tǒng)FSW相比，水浸FSW溫度分布更均勻，可促進(jìn)焊縫表面光滑并提高強(qiáng)度。當(dāng)焊接速度為45 mm/min且旋轉(zhuǎn)速度為1 800 r/min時(shí)，傳統(tǒng)FSW接頭強(qiáng)度為9.6 MPa，而水浸FSW接頭達(dá)到12.3 MPa。為了提高焊接過程中聚合物熱導(dǎo)率和接頭強(qiáng)度，Gao等人[29]采用添加第三種材料的方法并進(jìn)行水浸FSW。碳納米管(MWCNTs)的引入提高了接頭NZ材料的熱導(dǎo)率，促進(jìn)兩種材料的充分流動(dòng)和混合，顯著減小內(nèi)部裂紋缺陷。當(dāng)MWCNTs的體積分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度最大達(dá)到14.7 MPa，約為HDPE母材強(qiáng)度的65.3%。

6.4 復(fù)合材料FSP制備

FSW技術(shù)在聚合物及其復(fù)合材料連接方面具有顯著優(yōu)勢。此外，國內(nèi)外學(xué)者基于FSP進(jìn)行多功能聚合物基復(fù)合材料的制備[30-32]。Barmouz等人提出了原位納米復(fù)合材料制備技術(shù)，如圖4所示。與PE母材相比，采用FSP制備的材料顯微硬度提高62%，遠(yuǎn)高于采用內(nèi)部分批混合法的22%；同時(shí)，該方法可得到熔化分離法難以實(shí)現(xiàn)的剝離結(jié)構(gòu)；高度分散的納米粘土層和無序單片出現(xiàn)在接頭內(nèi)部。Alyali等人采用FSP制備PP/Al2O3復(fù)合材料，并采用加熱系統(tǒng)保持FSP過程溫度和冷卻速率的均勻性。結(jié)果表明FSP可使Al2O3粒子彌散分布并強(qiáng)化材料；當(dāng)焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度和加熱溫度分別為50 mm/min，1 000 r/min和190 ℃時(shí)，15%體積分?jǐn)?shù)Al2O3使納米復(fù)合材料硬度和抗拉強(qiáng)度分別提高54%和6%。

基于以上研究可見，F(xiàn)SP具有低溫加工、攪拌混合強(qiáng)化顆粒并使其彌散均勻分布的特性，有望實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)、高韌、超導(dǎo)電和導(dǎo)熱等多功能聚合物基復(fù)合材料的制備。

圖4 原位制備納米復(fù)合材料

7 結(jié)束語

聚合物及其復(fù)合材料FSW/P研究表明，通過選擇合適的工藝參數(shù)(旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度、攪拌頭形狀)與改變待焊材料預(yù)熱方式，可以獲得焊縫成形良好、內(nèi)部無缺陷的高質(zhì)量接頭；材料低熱導(dǎo)率和焊縫低結(jié)晶度是影響接頭力學(xué)性能降低(抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率和硬度降低)的主要原因；通過FSW新工藝(靜止靴、雙道焊、水浸FSW等)和在焊縫內(nèi)部添加第三種元素方法，可提高焊縫材料熱導(dǎo)率、促進(jìn)材料流動(dòng)或降低冷卻速率，達(dá)到強(qiáng)化焊縫的目的。雖然，聚合物及其復(fù)合材料的FSW已取得了一定的研究成果，但相關(guān)研究工作基本處于可行性層面。未來對于聚合物基復(fù)合材料FSW過程中增強(qiáng)纖維破碎、流動(dòng)、再分布及聚合物結(jié)晶度的調(diào)控，仍有待深入研究。

[1] 張宗波，羅 怡，王曉東，等. 塑料超聲波焊接及其用于聚合物MEMS器件鍵合的研究進(jìn)展[J]. 焊接，2008(8): 9-15.

[2] 季亞娟，孫成彬，李 輝，等. 塑料板的攪拌摩擦焊工藝研究 [J]. 焊接，2005(11): 53-56.

[3] 張勝玉. 聚合物基復(fù)合材料及其焊接[J]. 國外塑料，2000(3): 25-29.

[4] 周 利，劉朝磊，王 計(jì)，等. 雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 焊接，2015(6): 14-18.

[5] 胡禮木，胡 波. 塑料板材攪拌摩擦焊工藝[J]. 焊接學(xué)報(bào)，2004，25(1): 77-79.

[6] 張忠科，彭 軍，王希靖. ABS板攪拌摩擦焊工藝研究[J]. 熱加工工藝，2016，45(19): 245-247.

[7] Bozkurt Y. The optimization of friction stir welding process parameters to achieve maximum tensile strength in polyethylene sheets [J]. Materials & Design，2012，35: 440-445.

[8] Aydin M. Effects of welding parameters and pre-heating on the friction stir welding of UHMW-polyethylene [J]. Journal Polymer-Plastics Technology and Engineering，2010，49: 595-601.

[9] Zafar A，Awang M，Khan S R，et al. Investigating friction stir welding on thick nylon 6 plates[J]. Welding Journal，2016，95(6): 210-218.

[10] Panneerselvam K，Lenin K. Effects and defects of the polypropylene plate for different parameters in friction stir welding process [J]. Taper，2013，40: 1500.

[11] Payganeh G H，Arab N B M，Asl Y D，et al. Effects of friction stir welding process parameters on appearance and strength of polypropylene composite welds[J]. International Journal of Physical Sciences，2011，6(19): 4595-4601.

[12] Mostafapour A，Azarsa E. A study on the role of processing parameters in joining polyethylene sheets via heat assisted friction stir welding: investigating microstructure，tensile and flexural properties[J]. International Journal of Physical Sciences, 2012，7(4): 647- 654.

[13] Strand S R. Effects of friction stir welding on polymer microstructure[D]. Brigham Young University，Provo,USA,2004.

[14] Kiss Z，Czigány T. Microscopic analysis of the morphology of seams in friction stir welded polypropylene [J]. Express Polymer Letters，2012(6): 54-62.

[15] Gao J，Shen Y，Zhang J，et al. Submerged friction stir weld of polyethylene sheets[J]. Journal of Applied Polymer Science，2014，131(22): 1-8.

[16] Panneerselvam K，Lenin K. Joining of Nylon 6 plate by friction stir welding process using threaded pin profile[J]. Materials & Designs，2014，53:302-307.

[17] Sim?es F，Rodrigues D M. Material flow and thermo-mechanical conditions during friction stir welding of polymers: literature review，experimental results and empirical analysis [J]. Materials & Design，2014，59: 344-351.

[18] Kiss Z，Czigány T. Effect of welding parameters on the heat affected zone properties of friction stir welded poly (ethylene-terephthalate-glycol) [J]. Journal of Applied Polymer Science，2012，125(3): 2231-2238.

[19] Liu F C，Liao J，Nakata K. Joining of metal to plastic using friction lap welding[J]. Materials & Design，2014，54: 236-244.

[20] Saeedy S，Givi M. Investigation of the effects of critical process parameters of friction stir welding of polyethylene [J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part B: Journal of Engineering Manufacture，2011，225(8): 1305-1310.

[21] Squeo E A，Bruno G，Guglielmotti A，et al. Friction stir welding of polyethylene sheets [J]. The Annals of Dunarea de Jos University of Galati，Technologies in Machine Building，2009(5): 241-246.

[22] Aydin M. Effects of welding parameters and pre-heating on the friction stir welding of UHMW-polyethylene [J]. Polymer-Plastics Technology and Engineering，2010，49(6):595-601.

[23] Rezgui M，Trabelsi A，Ayadi A，et al. Optimization of friction stir welding process of high density polyethylene [J]. International Journal of Production and Quality Engineering，2011，2(1): 55-61.

[24] Ahmadi H，Arab N B M，Ghasemi F A. Optimization of process parameters for friction stir lap welding of carbon fibre reinforced thermoplastic composites by taguchi method[J]. Journal of Mechanical Science and Technology，2014，28(1): 279-284.

[25] Sharma R，Singh O P. Effect of FSW process parameters on mechanical properties of polypropylene: an experimental study [J]. International Journal of Innovative Research in Science，Engineering and Technology，2013，2(12): 7792-7798.

[26] Panneerselvam K，Lenin K. Study on hardness and micro structural characterization of the friction stir welded nylon 6 plate[J]. International Journal of Mechanical Engineering，2013，2(2):51-62.

[27] Arici A，Sinmaz T. Effect of double passes of the tool on friction stir welding of polyethylene [J]. Journal of Materials Science. 2005，40: 3313-3316.

[28] Pirizadeh M，Azdast T，Ahmadi S R，et al. Friction stir welding of thermoplastics using a newly designed tool [J]. Materials & Design，2014，54: 342-347.

[29] Gao J，Li C，Shilpakar U，et al. Improvements of mechanical properties in dissimilar joints of HDPE and ABS via carbon nanotubes during friction stir welding process [J]. Materials & Design，2015，86: 289-296.

[30] Barmouz M，Seyfi J. Besharati Givi M K，et al. A novel approach for producing polymer nanocomposites by in-situ dispersion of clay particles via friction stir processing [J]. Materials Science and Engineering A，2011，528: 3003-3006.

[31] Zinati R F, Razfar M R, Nazockdast H. Numerical and experimental investigation of FSP of PA 6/MWCNT composite[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2014, 214(11): 2300-2315.

[32] Alyali S，Mostafapour A，Azarsa E. Fabrication of PP/AL2O3surface nanocomposites via novel friction stir processing approach [J]. International Journal of Advances in Engineering & Technology，2012(3): 598-605.

2017-04-19

TG453.9

黃永憲，1979年出生，博士，副教授。主要從事攪拌摩擦焊接等先進(jìn)連接技術(shù)研究，已發(fā)表論文80余篇。