1.5.1标识材料示踪法

标识材料示踪法的原理是在焊接之前将标识材料镶嵌进入被焊的母材中，焊接之后观察标识材料在母材中的位置并以此推断焊接过程中材料的流动行为，是一种常用的方法。使用这种方法时，选用标识材料有两大原则：一、所选的标识材料不能干扰材料的流动；二、标识材料与母材要能够区分，能够用特定的方法识别。常用的标识材料分为非耗损性标识材料和耗损性标识材料两类，如钢球、钨丝等属于非耗损性标识材料，铜箔、铝箔、铜粉等属于耗损性标识材料。

（1）钢球示踪法钢球示踪法是较早应用于研究搅拌摩擦焊材料塑性流动行为的方法。KColligan

等将直径为0.38mm的钢球镶嵌在被焊试板的对接面两侧不同位置，焊接后用X射线对焊缝进行拍照，从照片中可以获得钢球在焊缝中的位置，以此来推断焊接过程中焊缝塑性金属的流动行为，此实验的结果表明搅拌针上部和中部周围了材料因为受到搅拌针的作用，沿着螺纹向下运动，而其他位置的材料只是受到搅拌针的作用发生简单的挤压运动[18]。钢球示踪法对于研究搅拌摩擦焊塑性金属流动行为效果很好，是一种简单高效的方法，但是钢球示踪法也存在一些缺点，如钢球的嵌入不易实现等等。

（2）铜箔标识法铜箔是使用频率较高的标识材料，因为铜箔具有很良好的塑性并且很容易与被标

记材料区分。黄奉安等选用5mm厚的LF6铝合金试板，焊前在试板上开槽并镶嵌0.38mm厚的铜箔，采用不同焊接速度进行搅拌摩擦焊，获得焊缝后截取距离焊缝上表面1mm处的水平截面面试样，分析了不同焊接速度下焊缝塑性金属在水平方向上的流动行为[19]。WuChuansong等在试板的对接面上交替镶嵌铜箔，同时在试板的不同厚度上镶嵌铜箔，观察标记材料分别在焊缝水平截面、横截面和纵截面上的流动行为，为搅拌摩擦焊塑性金属流动的数值模拟提供了数据[20]。

1.5.2异种材料金相组织显示法

由于不同材料在同一种腐蚀液下腐蚀程度不同，异种材料通过搅拌摩擦焊进行焊接后，通过观察焊缝不同截面的金相组织，来研究搅拌摩擦焊塑性技术的流动行为，这种方法叫做异种材料金相组织显示法。柯黎明等采用异种材料金相组织显示法分析塑性材料的流动行为，试验得出：搅拌头上部周围的金属在搅拌头的作用下向焊缝下方运动，而搅拌头下部周围的金属会从后退侧向前进侧迁移[21]。

1.5.3彩泥模拟法

由于彩泥在高温时的性质与金属材料相似，所以有研究者选择用彩泥来代替金属材料进行搅拌摩擦焊接，这种研究搅拌摩擦焊接的方法叫做彩泥模拟法。肖继生采用不同颜色的彩泥进行不同形式的搅拌摩擦焊接，焊后通过分别对横截面、纵截面及水平截面进行分析，得出了材料在焊接时大致的流动行为规律[22]。

综上所述，对FSW过程中材料的流动行为的研究已经开展了很多并且获得了很多成果，但是截止目前，国内外针对SSFSW过程中材料的流动行为的研究未见报道。

1.6SSFSW研究现状综述

1.7目前SSFSW工艺研究存在的问题

虽然静止轴肩搅拌摩擦焊已经经过了很多年的发展，已经取得了一些初步成果，但是总体来看，针对静止轴肩搅拌摩擦焊的研究还是很少，并且可以参考的公开文献更少。要想拓宽静止轴肩搅拌摩擦焊的应用范围，还需要开展大量的试验工作与分析研究。到目前为止，静止轴肩搅拌摩擦焊技术在以下方面存在一些问题，需要加以解决。

(1)参数的优化问题。静止轴肩搅拌摩擦焊是一种比较新颖的技术，其焊接热量的来源主要是由搅拌针于母材摩擦产生，而传统的搅拌摩擦焊大多数热量是有轴肩与母材摩擦产生的，两者存在较大的差异，所以在焊接工艺参数上，不能一味地参照传统搅拌摩擦焊技术使用的优化的工艺参数。