·焊缝表面成形美观平整，很大限度地提高了焊接接头的疲劳强度；

·焊接总体热输入更小、沿试板厚度方向的热输入更均匀，焊接变形量小；

·焊缝减薄量少，提高了焊接接头强度；

·更适合采用机器人焊接，比传统搅拌摩擦焊灵活性好；

·在不同板厚及复杂角接接头的焊接方面优势明显。但由于静止轴肩搅拌摩擦焊受到专利保护，国内外对于静止轴肩搅拌摩擦焊的搅拌工具、工艺参数、接头性能以及焊缝塑性金属流动性等方面缺乏全面系统的研究，关于静止轴肩搅拌摩擦焊的相关研究成果很少见到公开的报道。在静止轴肩搅拌摩擦焊过程中材料的流动性是非常复杂的，焊接材料的种类、搅拌工具形状（搅拌头是否带螺纹，圆柱形还是圆锥形，轴肩形状）、焊接工艺参数（搅拌头旋转速度，焊接速度等）等都会对它产生影响。所以，了解焊接过程中塑性材料的流动过程对于提高接头力学性能、改善搅拌工具的设计、完善焊缝成形理论等有很重要的实际意义。

本课题选用的试验材料为6061-T6铝合金，研究在SSFSW过程中焊缝不同高度层金属水平方向的流动行为和焊接参数对焊缝金属流动行为的影响，这对深入认识静止轴肩搅拌摩擦焊接过程中塑性金属的流动规律和静止轴肩搅拌摩擦焊焊缝成形过程，完善焊缝成形理论以及静止轴肩搅拌摩擦焊接技术的未来发展起重要作用。本课题预期得到的研究结果无论是在理论拓展还是实际应用方面，对于进一步认识静止轴肩搅拌摩擦焊焊缝成形规律、提高焊接接头质量都有重要价值，也对静止轴肩搅拌摩擦焊技术在铝合金结构制造中的推广有重要意义。

1.2 SSFSW技术简介

SSFSW是一种新型的FSW技术，在焊接过程中，内部的搅拌针高速旋转，而外部的轴肩保持静止，仅沿焊接方向移动，如图1-1所示[13]。

常规FSW主要的产热方式是通过轴肩与被焊材料之间的摩擦。相比之下，SSFSW由于内部的搅拌针高速旋转而外部轴肩静止不动，所以搅拌针在产热和材料变形中起着尤为重要的作用。

起初研究者通过减小轴肩尺寸来减小焊接载荷，但随之产生了焊缝成形和接头性能降低的问题，后来研究者加入了静止的轴肩。静止轴肩的存在，减少飞边的同时抑制塑性金属从高速转动的搅拌针两侧挤出，有效防止了孔洞等缺陷的产生。

SSFSW的焊缝成形比常规的FSW好，表面光洁度与母材的相似。同时，静止轴肩对焊核区形状有所影响，使前进侧和后退侧都存在很大的差异，如图1-2所示。此外，SSFSW的HAZ更宽，这可通过横跨焊缝的显微硬度分布特征来证实[13]。焊缝材料在焊接过程中受到搅拌针强烈的搅拌摩擦作用，发生了剧烈的塑性变形，同时搅拌针与焊缝金属剧烈的摩擦作用产生了大量热量，焊缝金属在这些热量的作用下发生了再结晶，形成了均匀而细小的等轴晶，这部分称为焊核区（WeldNuggetZone，简称WNZ）；由于受到了焊缝金属中塑性金属流动行为的影响，处于搅拌针两侧的材料发生了比较轻微的变形，这个区域称为热力影响区（ThermalMechanicalAffectedZone，简称TMAZ）；焊接过程中母材金属受到焊缝中产生的热量的影响会发生一系列组织变化，这部分称为热影响区（HeatAffectedZone，简称HAZ）[14]。

1.3SSFSW技术的工业应用前景

综上可见，静止轴肩搅拌摩擦焊焊缝成形好，热输入低，获得的焊接接头组织均匀，力学性能优良，缺陷率低，使用灵活，可以用于对接接头、T形接头、角接接头等多种接头形式的焊接。目前，静止轴肩搅拌摩擦焊在工业中已有初步应用。