分别在空气和循环水冷条件下对2024-T4铝合金板进行搅拌摩擦焊接，研究水冷介质对FSW接头焊核区组织性能的影响。结果表明：循环水冷具有明显的瞬时快冷作用，水冷介质下FSW可以显著细化晶粒，焊核区的平均晶粒尺寸达到700nm。沉淀强化对焊核区显微硬度起到主要作用，细晶强化作用较弱。水冷介质减弱了FSW接头的热软化效应，细化晶粒，抑制析出相的聚集长大，从而改善接头的组织性能。
实验时，首先将铝合金板接头端面用刨床刨平，用钢丝刷将工件待焊接表面刷干净，丙酮清洗。将被焊接材料用压板固定在冷却水槽内，采用循环水冷却，水流速度为0.15L/s。为了解焊接过程中NZ的温度变化规律，采用热电偶对焊件进行测温实验。由于焊接过程中，NZ材料在搅拌针的直接作用下发生强烈的塑性变形，无法填埋热电偶直接测量该区的实际温度，因此，测温点紧邻于搅拌针外侧，距离焊缝中心3.5mm处。实验时，首先在被测铝板特征点处加工ϕ1.2mm的盲孔，孔底为被测温度点所在位置，实验时热电偶测量端头在孔底处与材料紧密接触。
焊接后将工件沿横断面切断制作金相试样。金相试样采用Keller试剂腐蚀后用Neophot-21型光学显微镜观察显微组织。沿平行于焊缝方向切取试样，在JEM-200CX型透射电子显微镜上进行TEM观察。沿垂直于焊缝方向切取硬度测试试样，测试前试样经过研磨、抛光处理。采用401MVD型数显显微维氏硬度计进行硬度测试，实验载荷为1.96N，保持时间为10s。测试位置沿试样横截面NZ的厚度中心水平方向，硬度测试间隔为0.5mm。
与空气介质条件下的FSW热循环曲线相比，水冷介质条件下的热循环曲线表现出较低的峰值温度、较短的高温停留时间和较快的降温速率，表明循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用。
FSW接头焊核区S析出相在热循环作用下发生析出长大行为。循环水冷作用大大降低再结晶细小晶粒的长大驱动力，抑制再结晶晶粒的长大，使NZ的平均晶粒尺寸达到700nm。
沉淀强化对NZ显微硬度起到主要作用，细晶强化作用较弱。循环水冷条件减弱接头的热软化效应，细化焊接接头的晶粒，抑制析出相的聚集长大，从而改善了接头的组织性能。(欣然)
