高温合金以其优异的高温性能、 热稳定性能和抗腐蚀性能等而被广泛地应用 于航空、 航天、 舰船、发电、 动力、 机车以及石油和化工等工业领域。高温合金的强化可归纳为固溶强化、 第二相强化和晶界强化等三个基本的强化机制。 镍基高温合金的典型组织基本是合金化的奥氏体基体和弥散分布于基体中的强化相。 强化相可以是碳化物或金属间化合物相。 镍基高温合金的 供货状态一般为固溶 ＋ 时效状态， 根据不同的使用要求有时也以其他状态，如轧制状态供货。 摩擦焊接是通过加压和加热（即热机械加工）在接触表面产生塑性变形、 表面激活、 扩散和再结晶以及“体”的相互作用等而形成焊接接头的。 其基本特征首先是固态焊接， 即在焊接过程中被焊材料不熔化， 仍处于固相状态，焊缝为锻造组织。因此，焊合区不会产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象， 如粗大的柱状晶、 偏析、 结晶裂纹和气孔等； 其次， 在轴向压力和摩擦扭矩的共同作用下， 在摩擦焊接表面和表面近区产生的某些力学冶金效应，如晶粒细化、 组织致密、 夹杂物弥散分布，以及摩擦焊接表面的“自 清理”作用 等， 十分有利于获得与母材等强的焊接接头。
本文对Monelk 500合金的摩擦焊工艺进行了研究在这些条件下，显示了一些冶金行为，即摩擦焊接性。及格该合金摩擦焊接头的超声波检测、宏观和微观检查 通过金相分析、室温拉伸试验和拉伸断口的电子金相分析评价了摩擦焊接头的性能。研究表明，采用本文相对优化的焊接参数组合可以获得无焊焊接缺陷、焊后金相组织良好，焊接区强度系数符合要求找到并焊接高同轴度精度的焊接接头。
样本的材料和尺寸 研究中使用的试件材料是Monelk 500合金，其化学成分如成分表1所示。以上合金试件尺寸均为φ 25.4×30+φ 25.4× 300 (mm)，待焊面车削为了严格控制焊件的同轴度精度，在焊接前，所有仔细测量焊接试验试样的椭圆度和曲率数量的合理搭配和组合。
焊接设备和焊接参数 焊接试验是在现有的C25连续驱动摩擦焊中进行的在机器上，焊机配有CMC 80+卡西欧FP 1100ⅱ型工业计算机测控系统能实时检测摩擦焊接参数，如扭矩、轴向压力、主轴速度和轴向缩短。随着时间的变化，随着对轴向缩短、摩擦加热压力和顶锻焊接压力的恒压控制等测控功能。
检测方法 摩擦焊接后，试件经受德国USIP-11超声波。声波探伤仪对焊接件进行水浸探伤；然后焊接在一起。轴向切割，研磨金相样品，浸泡并加入上述腐蚀剂，查一下它的宏观编织:H2SO410CCL+KMnO4 10g+H2O90cc热酸水溶液:25%硝酸+75%盐酸，然后使用用neophot-ⅱ金相显微镜观察试样的显微组织。边缘用霆钢FM-7显示了试样的轴向硬度分布。显微硬度的测量(负载:Monelk 500合金500g)。困难焊头的制造和添加应按照《金属拉伸试样》(GB 6397-86)进行。成品d0为φ 10mm，有效长度为5d0+5标准拉伸试样，焊接面放在试样的中部，拉伸试验如下《金属拉伸试验处方法》(GB 3714-87、GB 228-87)。用SEM 505扫描电子显微镜观察拉伸试样的断口形貌检查。
焊接质量 超声波检测结果表明，Monelk 500合金为摩擦焊接接头无焊接缺陷波形显示，焊接质量良好。
焊接区和热影响区的宏观组织 MoneLK500合金摩擦焊接头的焊接区组织致密，未发现未焊透、夹杂和裂纹等焊接缺陷。焊接界面平坦的热影响区和与其直接相邻的每个特征区的边界边缘呈对称的“K”弧形，金属流线不明显。
焊接飞边形貌 图 １ 是Monel K500 合金摩擦焊接飞边形貌的宏观照片。 合金焊接飞边金属表面光滑、 匀整。
焊接接头沿轴向的硬度分布 ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金摩擦焊接接头（焊态） 沿轴向的维氏硬度分布曲线 所示。
从图可见， ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金焊接接头焊合区的硬度值居于热力影响区的低值和高值之间， 而焊合区及热力影响区的硬度均较合金母材低。
晶粒组织 ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金摩擦焊接头各特征区的晶粒度沿轴向的分布见图 ３ 。 摩擦焊接头焊合区及焊合区近区的晶粒大小均匀、 适中， 一般为 ７．５ 级， 且呈等轴状和轻度的变形晶状。 热力影响区特别是近母材部位晶粒较粗大， 一般为 ５-６ 级， 且沿轴向延伸，呈扁平的变形晶状。 未发现有粗细晶条带及混晶现象。
MoneLK500合金摩擦焊接头的显微组织在奥氏体基体沿晶界分布着白色颗粒状链状合金碳。白色颗粒状合金分布在奥氏体晶粒中。还有碳化物！(倪3 Al 、!(ni3nb)等金属间化合物强相变。
拉伸试验 表 ３ 示出 了 ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金摩擦焊接头拉伸试验（室温）结果。 图 ５ 是其拉伸试样断口的宏观形貌是杯锥状塑性断口。
关于摩擦焊合区晶粒细化的现象 如前所述 ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金摩擦焊合区及焊合区近区的晶粒组织一般都具有细晶组织的特征。从塑性加工的角度考虑， 在摩擦焊接热机械作用的条件下，摩擦焊接过程是一个包含着热、 力和冶金现象相互作用的复杂过程，具有动态、 高温和大变形的特征。 摩擦焊合区发生强烈的相互啮合、 粘接、剪切与撕裂的作用， 使摩擦表面及其近区温度急剧上升， 而剪切强度相应降低； 同时， 在摩擦扭矩作用下， 摩擦表面的近区还发生着剧烈的扭转塑性变形，位错密度大幅度增大，使该区金属得到充分变形，晶格发生畸变，导致畸变能增加， 动态再结晶的驱动力增大，有利于动态再结晶的进行和完善，故使焊合区及焊合区近区易于获得较完善的动态再结晶组织，晶粒细化，其形态一般呈等轴状。
关于摩擦焊接头（焊态） 各特征区具有不同硬度值的原因 由于摩擦焊接加热过程具有高速、 高温和高梯度的特征， 故焊接接头各特征区在摩擦焊接过程中所经受的热塑性变形的变形温度、 变形速度和变形程度均各不相同。相对说来，焊合区因动态再结晶和强化相固溶而产生的软化程度通常要比热力影响区高一些， 而其所保留的部分形变强化效果要比热力影响区低一些。因此从总的情况看， 焊合区比热力影响区的硬度偏低。 在本研究所确定的合金材料及其焊前工艺状态以及焊接工艺条件下， 焊合区及热力影响区因上述软化机制使其硬度值均比母材的硬度要低。
关于焊接参数的优化选择 本研究在首要考虑了焊件同轴度精度控制的要求，同时兼顾了焊合区抗拉强度的要求，对文中所列举的焊接参数组合进行了相对优化选择， 即： ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金采用表 ２ 中的试件 Ｍ７ 焊接参数组合。
结论 ① 在本研究所确定的合金材料及焊接工艺条件下， 为了兼顾焊件同轴度精度及焊合区抗扩强度的综合要求，选定的相对优化后的摩擦焊接参数为：ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金， 主轴转速 １４５０ｒ／ｍｉｎ 、 摩擦加热压力 １８０ＭＰａ 、 摩 擦 加 热 时 间 ３ｓ 、 顶 锻 焊 接 压 力３３０ＭＰａ 、 轴向缩短量 １０．５ｍｍ 。 ② 采用相对优化的摩擦焊接参数， 能保证获得焊合区 100％ 焊合， 且无粗大夹杂、 裂纹等焊接缺陷的摩擦焊接头。 ＭｏｎｅｌＫ５００ 合金焊合区的强度系数可达到 85.5％ 。