回填式搅拌摩擦点焊技术研究新进展

随着现代制造技术的不断进步，材料焊接技术也在不断发展。

搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方法，因其低能耗、无污染、高效率等优点而备受关注。

在工业界和学术界，对搅拌摩擦焊技术的研究也越来越深入。

一、搅拌摩擦焊简介1. 搅拌摩擦焊的原理和特点搅拌摩擦焊是一种无熔金属的固态焊接方法，通过机械搅拌和摩擦加热的方式将材料焊接在一起。

与传统的熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有温度低、热影响区小、焊接变形小等优点。

2. 搅拌摩擦焊的应用领域搅拌摩擦焊技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、铁路交通等领域，尤其在焊接铝合金、镁合金等轻金属材料方面具有独特优势。

二、搅拌摩擦焊镁铝异种材料研究现状1. 镁铝异种材料的特点镁铝异种材料因其密度低、强度高、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

然而，由于镁铝材料的化学性质和熔点差异较大，传统的焊接方法往往难以实现良好的焊接效果。

2. 搅拌摩擦焊镁铝异种材料的研究现状为解决镁铝异种材料的焊接难题，学术界和工业界进行了大量的研究。

目前，搅拌摩擦焊镁铝异种材料的研究已取得了一定进展，但仍存在一些挑战。

3. 研究现状的主要问题（1）焊接接头的组织和性能不稳定，需要进一步优化工艺参数和焊接头形貌。

（2）搅拌摩擦焊镁铝材料的金属间化合物生成机理和影响因素尚不清楚，需要深入研究。

（3）焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能等方面还需要进一步评估和提升。

三、未来研究方向1. 优化焊接工艺参数针对搅拌摩擦焊镁铝异种材料存在的问题，未来研究可以进一步优化焊接工艺参数，包括搅拌转速、下压力、焊接速度等，以获得更稳定的焊接接头组织和性能。

2. 深入研究金属间化合物形成机理金属间化合物的生成对搅拌摩擦焊接头的性能具有重要影响，未来的研究可以针对金属间化合物的形成机理和影响因素进行深入探讨，为优化焊接工艺提供理论依据。

3. 综合评价焊接接头性能未来的研究还可以从焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能等方面进行综合评价，探索提升镁铝异种材料搅拌摩擦焊接头综合性能的途径。

异种材料搅拌摩擦焊研究现状及发展状况展趋势目录1、搅拌摩擦焊的定义2、异种材料搅拌摩擦焊的发展3、异种材料搅拌摩擦焊方法4、异种材料搅拌摩擦焊的特点5、异种材料搅拌摩擦焊的焊接接头性能6、异种材料搅拌摩擦焊的应用结束语摘要：近年来，国内外对异种金属搅拌摩擦焊的研究现状进行了总结。

重点对异种材料搅拌摩擦焊的特点、应用及其组织演化特征进行归纳和分析。

异种材料连接结构具有两种材料综合的优异性能，随着异种材料连接结构应用前景的不断扩大,采用搅拌摩擦焊接技术的优势是生产效率高、焊接变形小、成本低、质量好等。

但是,异种材料的搅拌摩擦焊技术存在一个突出的问题就是接头中存在金属间化合物,这会对其力学性能产生十分不利的影响。

因此,在进行异种材料的搅拌摩擦焊时,对金属间化合物的形貌及分布状态的控制是获得优良焊接接头的关键所在。

关键词：搅拌摩擦焊、异种材料、固相连接、摩擦热、新型连接方法。

1、搅拌摩擦焊的定义摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。

摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。

摩擦焊方法在制造业中已应用40多年了，由于其生产率高、质量好获得了广泛的工程应用，但焊接的对象主要是回转形零件，虽然也有其它形式的摩擦焊技术出现，以克服被焊工件几何形状的限制或提高生产率，如相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊等，但实际应用很少。

最近还出现了摩擦堆焊，在工件上形成特殊性能的表面层。

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding）是英国焊接研究所TWI（The Welding Institute）提出的专利焊接技术，该技术首先在焊接铝与铅异种金属获得成功。

该技术原理简单,控制参数少,可以将焊接过程中的人为因素降到最低。

由于其能够高效地利用能源，FSW这一绿色焊接技术被誉为近几年来在金属连接领域中最显著的发现。

2、异种材料搅拌摩擦焊的发展异种材料搅拌摩擦焊作为一种新型的搅拌摩擦焊接方法，在有色金属等材料的连接中具有广阔的应用前景。

搅拌摩擦焊的研究现状及前景展望搅拌摩擦焊应用广泛，具有成本低、高性能以及高效率等特性，在不同领域得到了广泛的应用。

本文将对搅拌摩擦焊的研究现状以及应用进行详细的分析。

标签：搅拌摩擦焊；研究现状；应用英国焊接研究所发明的搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW），曾经于1991年获得世界范围内专利保护，它是一项非常奇特的新型固相焊接技术，也是焊接技术史上从发明到将其应用到工业中时间最短的一项焊接技术，其曾被称作是“世界焊接史上的第二次革命”。

搅拌摩擦焊与其他传统的焊接技术相比较而言，其具有成本低廉、不会造成污染、焊接后变形较小以及高效等特点，这些特点是其他焊接技术无法企及的。

搅拌摩擦焊的这些特性使其得到了广泛的应用，其主要应用于结构制造领域，例如航空、航天、汽车以及船舶等领域。

基于此，文章将从焊接材料、工艺参数、焊接技术等原理对搅拌摩擦焊进行详细的研究分析，并且对搅拌摩擦焊未来的发展趋势进行探讨。

1 搅拌摩擦焊的原理分析及其优缺点（1）搅拌摩擦焊的原理分析。

搅拌摩擦焊的搅拌头的特征是圆柱状并且其轴肩是非常特殊的，搅拌头以合适的速度插入到被焊构件的焊接处，并且以一定的速度向前匀速移动，被焊构建与搅拌头之间由于一定的摩擦力度而产生相应的热度，当温度达到一定水平时，其将会使得搅拌头附近区域的材料软化，从而以实现热塑化的目的。

当搅拌头由于受到某种力度时，将会渐渐的向前缓慢前行，这时候热塑化后的材料将由搅拌头的前部向后部移动，并且位于搅拌头处的轴肩将会产生锻造压力，固相连接就会在这种压力之下而实现。

在搅拌焊接的过程中，需要注意的是被焊构件需要进行牢固固定，而且需要在焊缝的背面加上衬垫以防止由于搅拌头的力度而导致构建以及塑性金属流失。

（2）搅拌摩擦焊的优缺点分析。

搅拌摩擦焊的优点主要有以下几个方面：第一，由于搅拌摩擦焊采用的技术原理是固相焊接技术，从而不会导致材料融化的现象发生；第二，，搅拌摩擦焊具有质量过硬、操作起来效率高以及不需要高昂的成本；第三，搅拌摩擦焊没有特定的接头形式，其支持多种规格形式不一的焊接方式；第四，采用搅拌摩擦焊技术，在焊接过程中产生的残余应力较小，从而残余应力对构件所带来的变形影响较小；第五，采用搅拌摩擦焊技术进行焊接后所产生的焊缝的组织为细晶组织，从而没有其他传统焊接技术所带来的裂纹、气孔等缺陷，这将大大减少后续的维修费用；第六，搅拌摩擦焊操作起来较为简单，能够非常方便的就实现自动化技术。

搅拌摩擦焊技术在异种金属连接中的研究和发展趋势100343班10030125 李晓朋[摘要]文章对搅拌摩擦焊技术概况和技术特点进行了简要介绍，对搅拌摩擦焊技术在国内外异种技术连接中的研究现状进行了分析。

文章认为搅拌摩擦焊技术在铝铜、铝镁等异种金属的连接具有广泛的的应用价值，有利于提高中国工业在国际市场的竞争能力。

[关键词]搅拌摩擦焊；异种金属；研究；发展趋势；0前言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是基于摩擦焊接技术一种固相焊接技术，1991 年由英国焊接研究所（The Welding Institute，简称TWI）发明。

搅拌摩擦焊在飞机制造、机车车辆和船舶制造中已经得到应用，主要用于铝合金、镁合金、铜合金、钛合金和铝基复合材料的同种或异种材料的焊接。

与其他传统的焊接技术相比，搅拌摩擦焊消耗的能源更少，无需填充焊丝，无飞溅，无烟尘，这使得这一技术更加的环保，具有很好的实际应用价值。

1搅拌摩擦焊原理与常规摩擦焊一样,搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。

不同之处在于,搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头(welding pin)伸入工件的接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化,同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的，由此可见搅拌摩擦焊的焊缝是在热－机联合作用下形成的固态焊缝。

具有界面温度低、加热冷却速度快、在高温停留时间短、有利于控制金属间化合物生长等显著特性。

搅拌摩擦焊原理如图1所示[1-2]。

异种材料连接结构具有两种材料综合的优异性能，搅拌摩擦焊对材料的适应性很强，几乎可以焊接所有类型的铝合金材料，也可以较容易的实现异种材料连接，目前研究较多的是镁－铝异种材料搅拌摩擦焊技术，此外，利用搅拌摩擦焊还可以较方便的实现铜铝复合焊接接头和铝－钢板材之间的连接等。

图 1 搅拌摩擦焊原理2搅拌摩擦焊技术在异种金属连接中的研究2.1钢/铝异种金属的搅拌摩擦焊李辉凤，李建萍等人[3]通过实验得出铝-钢搅拌摩擦可选的工艺参数选择范围较小，搭接接头较对接接头参数范围要宽些，铝-钢搅拌摩擦焊所需n/v在10附近，钢置于前进边时，铝-钢更容易连接。

万方数据搅拌摩擦焊接过程中，接头温度峰值始终处于材料熔化点以下（约为材料熔点的０．８），不会出现材料熔化，从而避免了常规熔焊工艺中因熔化一凝固现象的存在所造成的各种焊接缺陷。

所以，搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术。

接头材料在高温软化状态下，由于搅拌图１搅拌摩擦焊基本原理及工艺过程头的挤压而形成牢固的锻造细晶组织（与此不同的是，熔焊接头通常为晶粒粗大的铸造组织）。

与其他焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有以下特点：（１）搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，接头性能优异。

（２）焊前不需要开坡口，可以节省焊前准备工时。

（３）焊接过程中不需要保护气，也不需要填充材料。

（４）焊接过程容易实现自动化，可以实现全位置焊接，接头质量一致性好。

（５）焊接热输入小，从而导致焊接变形小、接头残余应力水平低，是一种低应力，小变形焊接技术。

（６）焊接过程中无飞溅、无弧光，无辐射，是一种绿色焊接技术。

（７）焊接效率高、能耗低，是一种高效焊接技术。

搅拌摩擦焊技术的这一系列特点使其对于以铝合金为代表的轻金属结构焊接具有非常重要的意义，在航空、航天、船舶、列车、汽车以及电力、电子等领域具有非常广阔的应用前景。

：．搅拌摩擦焊技术应用现状搅拌摩擦焊作为一种轻合金材料连接的优选焊接Ｅ口！唑堡笙！塑壁董皇塑型参磊加工热加工ｗｗｗ，ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ｃｏｍ，ｃｎ技术，已经从技术研究迈向高层次的工程化和工业化应用阶段，如在美国的宇航制造工业、北欧的船舶制造工业和日本的高速列车制造等领域，搅拌摩擦焊技术都得到了广泛应用。

搅拌摩擦焊技术１９９５年（通过申请专利）进入中国，但是这项技术在中国真正获得发展却是在２００２年以后——中心成立以来的这几年时间，它是以中国自主研制的第一台专机搅拌摩擦焊设备的交付使用为标志的。

２００２年以来，搅拌摩擦焊技术已被迅速推广到国内的航空、航天、船舶、电力、电子以及汽车等领域，并在几十种产品型号中得到应用。

１．搅拌摩擦焊技术在航天型号产品研制中的应用由于轻量化的需要，航天领域大量采用了铝合金结构——最适合采用搅拌摩擦焊技术，从而使搅拌摩擦焊技术最早在火箭、航天飞机等宇航产品中得到推广。

CATALOGUE 目录•搅拌摩擦焊技术简介•搅拌摩擦焊技术研究现状•搅拌摩擦焊技术在不同领域的应用•搅拌摩擦焊技术的前景展望与发展趋势•结论搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法，其核心是利用搅拌头与工件之间的摩擦热和塑性变形热，使工件局部加热至塑性状态，并在搅拌头的强烈搅拌作用下实现材料的连接。

与传统的熔焊方法不同，搅拌摩擦焊过程中不涉及熔化，因此可以避免熔焊过程中出现的元素烧损、接头组织性能恶化等问题。

高效节能接头质量高适用范围广操作简单ABCD航空航天领域汽车制造领域其他领域轨道交通领域搅拌摩擦焊技术的应用范围搅拌摩擦焊技术的研究进展搅拌摩擦焊技术自发明以来，经过多年的研究和发展，已经在多个领域得到广泛应用。

在科研方面，研究者们不断探索新的搅拌摩擦焊技术，提高其焊接质量和效率。

在应用方面，搅拌摩擦焊技术已经应用于航空、航天、汽车、船舶等领域，取得了良好的效果。

010203搅拌摩擦焊技术的优势与局限搅拌摩擦焊技术的研究热点与挑战总结词搅拌摩擦焊技术在航空航天领域的应用具有广泛性和重要性。

要点一要点二详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造飞机和火箭等关键部件，如铝合金和钛合金的焊接。

相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。

此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得飞机和火箭等关键部件的寿命更长、安全性更高。

航空航天领域总结词搅拌摩擦焊技术在汽车制造领域的应用日益增多，成为汽车制造的重要焊接方法之一。

详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造汽车车身、底盘和发动机等关键部件，如低碳钢、铝合金和不锈钢的焊接。

相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。

此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得汽车的关键部件更加可靠、耐用。

总结词搅拌摩擦焊技术在船舶制造领域的应用具有广泛性和重要性。

回填式搅拌摩擦点焊的研究进展作者：石瑶岳玉梅吕赞来源：《机械制造文摘·焊接分册》2017年第06期摘要：回填式搅拌摩擦点焊技术（RFSSW）是一种新型的固相点焊技术，它既拥有与搅拌摩擦焊（FSW）相同的效率高、能耗少、易操作和污染少等优点，又可消除匙孔，因此在航空、航天和汽车制造领域中有着广阔的应用前景。

自发明以来，回填式搅拌摩擦点焊技术已被应用于各种铝合金、镁合金以及异种材料的焊接。

文中综述了回填式搅拌摩擦点焊的研究进展，主要涉及回填式搅拌摩擦点焊的基本原理以及回填式搅拌摩擦点焊接头常见的缺陷、显微组织、力学性能，以及同、异种材料的回填式搅拌摩擦点焊工艺等内容，可对实际工程应用中提高回填式搅拌摩擦点焊接头性能以及合理选择回填式搅拌摩擦点焊工艺参数提供一定的借鉴作用。

关键词：回填式搅拌摩擦点焊；匙孔；铝合金；显微组织；力学性能中图分类号： TG453Abstract： Refill friction stir spot welding （RFSSW） is a new solid state spot joining technology. It not only owns the advantages of high efficiency， low energy consumption， easy operation and low contamination like friction stir welding （FSW）， but also can eliminate the keyhole. Hence RFSSW has wide application prospect in aerospace and automobile fields. Since invention， RFSSW has been used to join all kinds of aluminum alloys， magnesium alloys and dissimilar alloys. This paper introduces the research situation of RFSSW， including principle，common defects， microstructure， mechanical properties， similar and dissimilar RFSSW process. This paper helps to improve joint mechanical properties and choosing appropriate welding parameters in actual engineering applications.Key words： refill friction stir spot welding； keyhole； aluminum alloy； microstructure；mechanical properties0前言铝合金因其较高的比强度、较小的密度和良好的耐腐蚀性等优点而被越来越广泛地使用。