成果信息

搅拌摩擦焊是利用搅拌头与材料的摩擦生热以及材料自身塑性变形生热作为焊接热源的一种固相焊接技术。焊接过程中，搅拌头(由轴肩和搅拌针组成)插入待焊材料，通过搅拌头的高速旋转，使连接部位的材料温度升高而软化来实现焊接。目前在铝合金焊接领域，搅拌摩擦焊技术发展已经相对成熟，并应用于航空航天、船舶、汽车等领域。对于异种材料的焊接，搅拌摩擦焊技术具有独特优势。本研究团队的搅拌摩擦焊接技术在国家自然科学基金、上海市自然科学基金、航天科工集团等国家重要部门以及跨国公司的资助下形成了技术优势，已申请公开4项相关发明专利。 搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，其焊接过程中不涉及熔化过程，所以可以避免在传统熔焊中容易出现的气孔、缺陷等问题，且焊接接头残余应力小、变形小。在异种材料的搅拌摩擦焊中，能够通过控制热输入量来有效地控制金属间化合物地生成，所以搅拌摩擦焊在异种材料的焊接中有很好的表现，能够得到性能优良的焊接接头。此外，焊接过程中不需要焊料、保护气体，设备简单、能耗低、功效高，并且安全无污染，是一种经济的高效的绿色焊接技术，适用于工业生产。焊接速度可大于1米/分钟，焊缝强度可接近甚至高于基材强度。 )

背景介绍

搅拌摩擦焊（Friction stir welding，FSW）作为一种快速发展的新型固相焊接方法，自发明以来就受到制造工业的密切关注和支持，已逐渐成为轻合金材料的主导焊接方法，在新型飞机、空间飞行器、舰船、高速列车、汽车、电子、电力以及能源等行业得到了广泛的应用和深入发展。)

应用前景

预测在3~5年之内，FSW技术有望首先扩大应用到航天结构的生产制造中，实现我国航天制造技术中的一大跨跃式发展。在全面性能（尤其是疲劳性能和抗腐蚀性能）研究基础上，搅拌摩擦焊接技术在航空制造领域有可能先应用到飞机制造中的某些非重要铝合金承力结构（如运输机中的载物底板等）。随后，逐步向重要的铝合金承力结构中推广。FSW技术在这一领域的扩大应用可能需要较长的时间（5~10年），但是鉴于飞机结构轻量化的需要，以及FSW技术在焊接轻合金（如铝合金、镁合金等）方面的独特优势，将FSW技术用于飞机结构的制造已是大势所趋。铝合金型材拼接技术的开发是搅拌摩擦焊技术在工程化、市场化中量大面广的最重要领域，如轨道列车（包括高速列车,地铁列车和铝合金货运车）、快速舰船产品等。采用搅拌摩擦焊接技术在这些方面的优势是生产效率高、焊接变形小、成本低、质量好等。以铝合金列车为例，有统计表明，到2020年，我国约需新配备铝合金客车20万辆、铝合金运煤车20万辆。可见，搅拌摩擦焊接技术在我国轨道车辆、快速舰船等领域的大规模工程化应用前景也非常广阔。)