铜铝异种材料摩擦焊接工艺研究(7)
图3-3-3 BHT铜侧母材 X100 图3-3-4 BHT铝侧母材 X100
JX试样焊缝微观组织照片（放大100倍）
图3-4-1 JX-焊缝 X100 图3-4-2 JX焊缝 X100
图3-4-3 JX铜侧母材 X100 图3-4-4 JX铝侧母材 X100
对比发现，在BHT试样焊缝熔合线的铝侧，铝材表现出明显的塑性变形，此处铝材晶粒发生动态再结晶，晶粒细小；而铜的变化较小。JX试样的焊缝组织表现出相类似的特征，但熔合线附近不仅表现出铝的大量塑性变形，同时熔合线中明显含有另一物像，有可能产生了铜铝间金属化合物且含量略高于BHT试样所得焊缝，这可能是JX试样的焊缝强度略低于BHT试样焊缝强度的直接原因。从母材来看，两公司产品的母材组织无明显差异。
3.5 显微文氏硬度测量
为了更全面的评估焊缝性能，还应该进行焊缝硬度测试。由于连续驱动摩擦焊的焊缝尺寸很小，没有明显的熔合区，所以选择测量文氏显微硬度。为了得到焊缝—热影响区—母材间的硬度分布，特设计了阶梯点位分布，见图3-5、图3-6：
图3-5 点位分布图图3-6 点位尺寸图 (单位：mm)
以上两幅图中，中间黑线为焊缝，左侧区域为铜母材区域，右侧区域为铝母材区域。
设计成此种形状是为了避免相邻两个硬度点之间的相互干涉[24]，为此应该有沿焊缝平行方向、距焊缝长度相等的点的硬度值都应相等的前提，为检验此前提是否正确，做了如图3-7所示的的显微文氏硬度测量：
图3-7 硬度检测点位
如图所示，沿着焊缝平行的方向依次打出三个距离焊缝相等的点，自左向右，三个点的显微文氏硬度值分别为54.6、55.1、54.8，三者差距很小，基本可认为是相等的，这就验证了上述前提的正确性，也证明上述打点位置的设计是合理的。
本实验从JX和BHT两系列样品中各选一个做检测，采用HVS-1000Z型数显显微硬度计，施加HV0.1级别[25]的力，压出压痕后保压15秒，而后通过测量压痕两对角直径求出硬度值。两试样实际效果如图9、10、11、12：
对于图3-9、图3-11的焊缝文氏硬度宏观点位合成图，做如下说明：焊缝左右两侧（铜母材区+铝母材区）之所以呈现不同一的状况，是因为左右两侧图像是在不同的放大倍率下采集到的。可以看到，左侧，即铝母材区，表面较为光滑，文理较少，这说明左侧的放大倍率较小；而右侧，即铜母材区，表面斑点较多，文理较为鲜明，这说明右侧的放大倍率较大。
此外，合成图中的铝材表面与宏观图中铝材表面的颜色不同，由以下两点原因造成：①两种图片的放大倍率不同；②宏观试样图的照片是合成图中的试样稍作抛光后拍摄得到的，抛光处理是为了更清晰的得到铜表面的硬度压痕，但抛光处理破坏了铝表面的压痕，因而需要两种照片的合成。