一般熔焊中容易产生气孔、夹渣、氧化膜和吸附水分等缺陷，导致接头的力学性能降低，是铝及铝合金与氧的亲和力大引起的。然而铝合金的搅拌摩擦焊克服了传统方法方法焊接铝合金时出现诸多缺陷，这是因为铝合金的搅拌摩擦焊实在接头处于流塑态时焊接，减轻了氢、氧聚集元素对接头产生的不良影响，避免了被焊材质表面的氧、氢在液态时的局部聚集[6]。铝合金搅拌摩擦焊中焊接速度、旋转速度和搅拌头的下压量是影响接头性能的主要工艺参数[7]。为了防止焊后的工件变形和工件与工作台的相对运动，所以在搅拌摩擦焊的过程中通常采用刚性夹具约束工件，这就导致了焊缝和热影响区产生残余应力[8]。因此充分了解铝合金搅拌摩擦焊焊接中残余应力的大小和分布，这对发挥残余应力的有利影响对和抑制残余应力的不利影响具有非常重要的意义。

1。2 搅拌摩擦焊技术的应用现状

因为搅拌摩擦焊接头力学性能优异、焊缝组织好，所以自从搅拌摩擦焊被发明至今在众制造领域彰显出强劲的创新活力和广大的应用前景，已经在铁道车辆、汽车、造船、航空航天等领域得到得到大量使用[9]。

1。2。1 搅拌摩擦焊在航空航天领域的应用

DeltaIV运载火箭的储箱被波音公司用搅拌摩擦焊生产出来，7075铝合金低温燃料箱成功的被美国航天部门用搅拌摩擦焊焊接进行焊接。经过搅拌摩擦焊的5454铝合金经具有很好的抗腐蚀性。我国针对飞机材料及结构开展了FSW的研究，与企业合作研究未来新型战斗机和大飞机的探索与应用[10,11]。

大量铆接和螺栓连接结构在航空领域中用于飞机制造零部件的装配连接，比如空中客车A340飞机上使用的100万个铆钉，如采用搅拌摩擦焊代替铆接既可降低结构质量又能提高制造速度。复杂结构的飞机门的曲线搅拌摩擦焊焊接被波音公司实现了这一技术性突破，同时波音公司成功地实现了薄板T形接头的搅拌摩擦焊连接在战斗机的裙翼上，并进行了相关飞行测试。

1。2。2 搅拌摩擦焊在造船业的应用

   搅拌摩擦焊最先用于商业化的两个工业领域是海洋工业和船舶制造，主要应用于拼版海洋运输结构件、“三文治”甲板、侧板、防水壁板、船体外壳、主体结构件、直升机降落平台、水上观测站、船用冷冻器中空平板、帆船桅杆及结构件等。搅拌摩擦焊技术的发展，以高集成度的预成型模块化制造来代替传统的船舶加强件结构的制造，已成为船舶制造技术发展的必然和性的进步。FSW在船舶轻合金预成形结构件上的应用，在外观、质量、性能、成本以及制造时间上具有明显的优越性，不仅能用于船舶轻合金结构件的制造，还可用于现场装配，为现代船舶制造提供了新的连接方法，为现代焊接技术发展的再一次飞跃提供了契机[12,13]。

1。2。3 搅拌摩擦焊在轨道交通工具的应用

     目前正在进行车辆部件的搅拌摩擦焊工业化研究的公司有法国Alstom公司和丹麦DanStir公司。在用与于市郊特快列车车辆的制造时搅拌摩擦焊技术被日立公司应用于单层和双层挤压件的连接。搅拌摩擦焊工艺被日本住友轻金属公司用于日本地铁车辆和新干线车辆的制造，车速达285 km/h，质量完全合格。焊接工件长度已超过3 km，且接合质量良好[13-15]。

1。3 搅拌摩擦焊接头残余应力的研究现状

1。4 研究意义和内容

   残余应力包括直接应力、间接应力以及组织应力。直接应力的产生是由于不均匀的加热和冷却产生了温度梯度。而间接应力是由于焊前加工状况造成的。组织应力则是由于组织的转变造成的。宏观残余应力存在于全材料范围内或者其中较大区域内，处于平衡状态。微观残余应力存在于材料晶粒范围内，而超微观残余应力存在于材料的晶界、滑移面、位错附近以及更小的区域内。搅拌摩擦焊接过程是一个温度、组织、应力相互耦合的过程。本文将从三个层次研究搅拌摩擦焊接头，并找出组织晶粒大小、温度、应力之间的对应关系。主要研究内容有：