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在搅拌摩擦焊接过程中，焊缝区域晶粒组织经历了一系列变化而使各部分的性能产生了改变。如图1-2所示，从中间向外呈扩散趋势可以分为四个区域[12]：焊核区(Weld Nugget Zone，WNZ)是发生塑性变形最大的区域，搅拌头主要在此区域发生搅拌行为，晶粒进行完全动态再结晶形成了细小的等轴晶晶粒，其力学性能也是四个区域中最好的；热机影响区(Thermal-Mechanically Affected Zone，TMAZ)是搅拌头与材料摩擦产生的热量，使材料发生一定程度的塑性变形，晶粒组织发生部分再结晶，其力学性能较之焊核区稍差；热影响区(Heat Affected Zone，HAZ)远离搅拌头而未受到搅拌摩擦作用，因热循环作用而使晶粒长大，晶粒比较粗大，有些晶粒可能大于母材晶粒本身，其力学性能也必然较差；热影响区以外的所有区域均被称为母材区(Base Material，BM)，此区域未发生塑性变形也没受到热循环作用，无论是晶粒组织还是力学性能并没有因焊接发生任何变化。86492

搅拌摩擦焊显微组织示意图

张华[13]等人对厚度为5mm的AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊焊接，观察焊接接头形成机制和不同区域显微组织的特征。结果显示焊核区晶粒细小，沿厚度方向晶粒大小不均匀，热机影响区晶粒发生动态再结晶，对接头性能影响较大的是焊接热循环和搅拌头的机械作用。论文网

张华、吴林[14]等人用2。5mm的AZ31进行了搅拌摩擦焊，对焊缝形貌进行观察，进行拉伸、弯曲、硬度、显微组织的试验。其结果显示焊缝焊合良好，表面光滑，偶尔出现黏着现象，这是因为焊接压力过小；只要焊接速度达到一定值，接头抗拉强度最高可达母材的90。7％；拉伸断口为准解理断裂和韧性断裂；显微组织可分为焊核区、热机影响区、热影响区、母材区，其晶粒组织不同；显微硬度最高的区域在焊核区。

搅拌摩擦焊在焊接过程中会形成缺陷，而缺陷形成的本质原因主要为以下两点：热输入不足，材料塑性流动不充分。焊接时搅拌头插入工件中产生强烈的搅拌摩擦作用，焊缝上表面会吸收很多热量，而不易出现焊接缺陷；在焊缝中部，由于热循环作用，其吸收的热量虽然比上部的要小，但热量输出也小于上部，在此情况下金属工件的软化程度反而升高了，而在焊接时不易出现缺陷；在焊缝底部，吸收的热量是最少的，但热量输出却是最多的，吸热与放热不对等，在焊接参数选择不当、搅拌头尺寸不合适时也会出现焊接缺陷[15]。本文主要对常见的几种焊接缺陷进行介绍:孔洞、飞边、未焊合、沟槽。

(1)孔洞

     当搅拌针上的螺纹磨损时极易出现孔洞缺陷，材料流动具有延时的特征，使其流动不充分而在焊缝内部无法完全闭合。缺陷主要位于焊接接头前进侧中下部，焊缝表面附近；孔洞方向与焊接方向相同。

(2)飞边

     焊接时搅拌头压入母材过深，焊接压力过大，塑性材料被轴肩挤压出去，冷却后在焊缝表面形成飞边缺陷。

(3)未焊合

当搅拌头长度太短使焊接压力过小而造成焊缝底部没有连接或连接不完全时就会出现未焊合现象。

(4)沟槽

焊接过程中压力太小，热输入不足，材料难以发生塑性变形，流动能力下降，材料从后退侧向前进侧流动的不充分，使得焊缝前进侧表面未形成连接，而出现长条形的孔，将这种缺陷称之为沟槽。

赵衍华[15]等人利用形状尺寸各异的搅拌头，在各种工艺参数下进行了搅拌摩擦焊接试验。结果发现，搅拌头的形状是造成焊接缺陷的主要诱因，搅拌头设计不当极易出现缺陷。 (责任编辑：qin)