在早期研究中，Colligan[15]通过埋入小钢球当做示踪材料的方案研究了6061-T6铝合金搅拌摩擦焊过程中的金属塑性流动，并进行了“急停试验”。结果显示，并不是受搅拌针作用的材料都发生了搅动，前进侧的材过料经搅拌针的搅动流动了到后退侧，后退侧的大部分材料只是受到了挤压，两个工件的材料在此处沉淀。

Guerra[16]利用接触面追踪仪及搅拌针冷冻技术探索了6061铝合金合金搅拌摩擦焊过程中金属的流动特性。Gerlich[17]通过研究Al5754/Al6061及Al5754/Al6111的搅拌摩擦焊的缝焊，分析其焊接过程中材料的混合与流动。

国内对此课题的研究起步较晚，但也取得了一定的进展。柯黎明[18]等在垂直焊缝方向埋入0。4mm厚的工业纯铜片作为示踪材料，研究发现在焊接过程中，前进侧与后退侧材料的塑性流动并不对称，示踪材料在前进侧沿焊缝方向流动并成弯曲形态；在后退侧则仅随搅拌头的旋转流向搅拌头后方，且部分材料流入前进侧，在焊缝中心区发生了较大的混合。黄永德[19]通过在LY12铝合金中镶嵌铜箔作为标识材料方法研究了搅拌摩擦点焊的金属塑性流动。认为塑化金属在搅拌针螺纹向下的压力和轴肩顶锻压力作用下，以螺旋状向焊点底部流动，运动到焊点底部后受底板和周围未塑化金属的阻碍，挤压搅拌针周围的金属形成焊缝。

4搅拌摩擦焊接头性能的研究

接头性能是国内外研究者最为关心的问题，相关的研究报道也较多，研究范围主要集中在接头抗拉强度、疲劳性能，另外接头的耐蚀性能、残余应力等也有相关的研

究报道。根据FSW接头焊缝区组织变化的特点，在合适的焊接工艺参数条件下，焊缝各区所表现的的性能也差异很大。焊核区晶粒经过搅拌头的搅拌发生再结晶，区内性能得到很大的提高；热影响区受到热循环的影响，该区晶粒粗大、残余应力集中，接头性能相对较差；焊核区与热机械影响区的过渡区（简称过渡区）存在机械混合组织，成为接头的弱连接区，接头性能不佳。众多研究表明，拉伸、疲劳试验中接头断裂的位置主要集中在热影响区和过渡区。Liu[20~21]等人研究了2017-T351和6061-T6铝合金的FSW，发现工艺参数对接头拉伸性能及断裂位置具有重要影响。当旋转速为1500r/min、焊接速为100mm/min时，2017-T351接头的强度最佳，达到母材的82%；当旋转速度为1500r/min，焊接速度为800mm/min，6061-T6接头的抗拉强度最高，达到母材的77%。此外，拉伸试验时断裂位置均出现在焊核与热机械影响区的过渡区。辜纯民[22]等人利用正交试验方法研究了工艺参数对LY12铝合金FSW接头拉伸强度的影响，发现搅拌头的轴肩尺寸对接头抗拉强度的影响大于旋转速度和焊接速度。当焊接工艺参数匹配合理时，接头抗拉强度高于350MPa，强度系数高达母材的86%。王希靖[23]．等人研究了1。7mm厚的LF2铝合金板进行FSW搭接工艺参数，当旋转速度1100r/min、焊接速度80~255mm/min时均可得到强度较高的搭接接头，其中焊速100mm/min时，接头的剪切强度最高，达到母材剪切强度的75%。此外，接头的拉剪断口均出现在热影响区。Mahoney[24]．等人分析了7075-T651铝合金FSW接头性能。发现接头最脆弱的区域出现在距焊核边缘7~8mm的热影响区，其屈服强度、抗拉强度相比于母材分别降低45%和25%。Hassan[25]．等人研究了焊接工艺参数对7010铝合金FSW接头性能的影响。发现最佳的接头性能与最佳的旋转速度和焊接速度相对应，为了保持这种状态，必须同时提高或减小焊接速度和旋转速度。Zhou[26]对比研究了5056铝合金FSW接头和熔化极气体保护焊（MetalInert-gasWelding简称MIG）接头的疲劳性能，结果发现FSW接头的疲劳寿命比MIG焊接头长6~14倍，此外FSW的高周疲劳极限几乎与母材相等；在2×106循环后，FSW接头的疲劳特征值比MIG焊接头高26MPa。Jones[27]等通过对15mm厚的2024-T351铝合金FSW接头的硬度测试发现，在接头返回侧的热影响区存在两个明显的软化区，硬度存在极小值，而接头的最高硬度出现在这两个软化区之间。Wadeson[28]等人研究了AA7108-T79铝合金FSW接头在腐蚀液中的腐蚀行为，试验发现，腐蚀最严重的区域为接头焊核区与热机械影响区的过渡区；电化学测试也表明，最低开路电压的区域也出现在热机械影响区的边缘，这是由于在热机械影响区内阳极反应速率的增加造成的。Staron[29]等人通过中子衍射法测量了2024-T351铝合金FSW对接接头的残余应力，研究发现接头纵向残余应力分布呈现出双峰特征，最大值在热影响区（约130MPa），最小值出现在焊缝区，而横向没有明显的残余应力[30]。