针对各种搅拌摩擦焊存在的缺陷与不足，国内外学着对搅拌摩擦焊进行优化，主要表现为增加辅助热源[11]。

1 感应热辅助搅拌摩擦焊

Midling等人提出了用感应加热的方式对搅拌摩擦焊实现辅助加热的方法，如图1。1所示，试验过程中将感应线圈安装在搅拌头前方并随搅拌头移动。本试验应用的原理是感应热可以提前塑化待焊金属，降低材料的流变抗力。此种方法的优点是加热效率高、速度快，但存在无法精确加热的缺点，若频率调节不当时容易出现工件氧化的情况，影响工件的焊接。86748

 感应热辅助搅拌摩擦焊

2 电弧辅助搅拌摩擦焊

刘会杰等人率先在搅拌摩擦焊接2219-T6铝合金时用到等离子弧作为辅助热源，如图1。2所示，原理是焊枪在搅拌头前方不远处对工件局部加热，再由搅拌头正常焊接，发现在保证力学性能的前提下，焊接速度成倍增加。形式有等离子弧、TIG等，电弧较为精确但强烈的弧光干扰搅拌头压入量的调节。

 等离子弧辅助搅拌摩擦焊

3 激光辅助搅拌摩擦焊

Kohn等人于2002年率先提出激光搅拌摩擦焊，如图1。3所示，激光束作用于搅拌头前方的待焊工件进行局部加热。激光的能量密度高、方向性好，十分精确，但一般金属对激光的反射率高，导致激光能量利用率低。

激光辅助搅拌摩擦焊

4 电流辅助搅拌摩擦焊

Luo等人运用电流辅助搅拌摩擦焊焊接了AZ31B镁合金、7075铝合金的对接接头，以及普通碳钢Q235B和不锈钢2Cr13Mn9Ni4的搭接接头，如图1。4所示，发现增加了电阻热作为辅助热源后不仅提高了显微硬度，而且还细化了焊缝晶粒，增强了塑性变形。电流辅助的原理是搅拌工具以及工件之间形成回路电流，电流经过搅拌工具和工件之间的接触电阻产生电阻热，可明显降低顶锻力、转矩、前进抗力等焊接作用力，但不适于非导电材料的搅拌工具。

 电流辅助搅拌摩擦焊

5 超声辅助搅拌摩擦焊

超声振动作为一种机械能，具有频率高、能量集中和方向性强的特点，超声振动具有Blaha效应[12]，即超声波振动可以降低金属材料塑性变形时的屈服应力和流变应力。超声波辅助搅拌摩擦焊的原理是通过超声波发生器将工频交流电转变为超声频的高频交流信号，再经过换能器将电能转化为超声机械振动能，经变幅杆进一步放大振幅后，由工具头向搅拌头周围的待焊接区域材料导入超声振动并完成搅拌摩擦焊的焊接方法。

2006年6月完成超声复合焊接，将搅拌针和超声的换能器变幅杆集成为一体，搅拌针上叠加轴向的超声振动，如图1。5所示，再进行焊接时，超声振动的能量导入焊缝深层，细化晶粒，改善焊缝组织并且降低流变的抵抗力、减小焊后残余应力。

 超声复合搅拌摩擦焊

2006年12月，美国密西根大学Park[13]等将超声横向施加在搅拌头上，实验设计如图1。6所示，实验结果显示：超声的加入可以降低焊接阻力且使焊缝的屈服强度和断后伸长率增加，从而减少焊缝成形缺陷。

 横向施加超声振动示意图

随后，山东大学武传松[14]等人提出在搅拌头前方将超声加入到待焊工件上，结果表明：这种工艺可以改善焊缝成形、减少焊接缺陷、焊缝组织和性能得到优化且晶粒显著细化。