铝合金搅拌摩擦焊接数值模拟技术的研究进展
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是一种先进的固态焊接技术，特别适用于铝合金等轻质材料的连接。
3003铝合金因其良好的塑形、抗腐蚀性和可焊性等优点，在航空、汽车等制造领域中广泛应用。
本文将就3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行详细研究，为优化其焊接工艺、提高焊缝性能提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所采用的3003铝合金材料具有良好的塑性、韧性和耐腐蚀性。
实验前，对材料进行清洗、去氧化皮等预处理。
2. 搅拌摩擦焊实验采用先进的搅拌摩擦焊设备进行实验，设置不同的焊接速度、焊接深度等参数，进行多组实验。
3. 组织与性能分析对焊接后的样品进行切割、磨光、抛光等处理，并利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等设备观察其组织形态。
同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对焊缝的硬度、拉伸性能等进行测试。
三、实验结果与分析1. 焊缝组织观察通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，搅拌摩擦焊后的焊缝组织均匀、致密，无明显气孔、裂纹等缺陷。
在焊接过程中，搅拌针的作用使得焊缝金属发生塑性流动，形成细小的晶粒结构。
此外，热力耦合作用下还可能形成少量的硬质颗粒，为提高焊缝性能提供了基础。
2. 焊缝硬度分析实验结果表明，焊缝的硬度高于母材，这是由于焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用所导致。
在不同焊接参数下，焊缝的硬度有所差异，但总体上均表现出较高的硬度水平。
3. 拉伸性能测试拉伸试验结果表明，3003铝合金搅拌摩擦焊的拉伸性能良好。
在适当的焊接参数下，焊缝的抗拉强度接近或达到母材的水平。
此外，焊缝的延伸率也表现出较好的水平，说明其具有良好的塑形变形能力。
四、讨论与结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接起来，焊缝组织均匀致密，无明显缺陷。
2. 焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用提高了焊缝的硬度，使其具有较高的力学性能。
铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望
铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望随着现代工业的不断发展，钢、铝等金属材料越来越广泛地应用于航空航天、汽车、轮船、火车等领域，因此如何实现这些材料的高效连接成为了一个研究热点。
传统的焊接技术，如电弧焊、气体保护焊等，存在着成本高、工艺复杂、易污染等缺点。
而摩擦焊因其无污染、低成本、高效率等优点，受到了广泛关注。
然而，由于钢和铝之间存在严重的材料差异，铝-钢异种金属摩擦焊变得极具挑战性。
目前，针对铝-钢异种金属摩擦焊问题，研究者结合实验和模型仿真等手段进行了广泛的研究。
研究成果主要涉及以下几个方面：（1）难点问题：铝和钢两种材料在摩擦焊接过程中存在的差异性使得焊接过程非常困难，如界面反应、扭转瞬间的热变形、金属蒸发等问题都需要克服。
而传统的工艺参数无法适用于铝-钢异种金属摩擦焊的情况，因此需要针对性的工艺参数优化。
（2）优化工艺方法：研究者发现，在铝-钢异种金属搅拌摩擦焊中，采用混合力和无负荷起始工艺是一种优化的焊接方法。
混合力可以增加初始焊接质量，无负荷起始可以减小焊接过程中的不均匀性。
（3）材料界面特性：从焊缝的微观结构、硬度分布和断口形貌等方面研究铝和钢之间的界面特性，可以更深入地理解铝-钢异种金属摩擦焊的本质。
（4）金属熔深分析：采用热仿真实验和有限元模拟等手段，对铝-钢异种金属焊接时的金属熔深进行分析，可以为优化焊接工艺提供指导。
未来展望：（1）工艺参数寻优：针对铝-钢异种金属焊接，在工艺参数寻优方面还有待进一步探索，如利用人工智能等技术快速优化焊接参数。
（2）界面反应机理研究：界面反应是阻碍铝-钢异种金属焊接的重要因素，未来需要在深入研究其机理的基础上，开发新的界面调节材料和工艺方法。
（3）高强度焊接研究：针对铝-钢异种金属的高强度焊接需求，需要研究更高效、更稳定的工艺及材料组合。
总之，铝-钢异种金属搅拌摩擦焊是目前一个富有挑战的问题，但其优越性是显而易见的。
在未来的研究中，应不断深入探索其机理，提高其焊接强度、耐久性和适用范围，从而更好地实现铝-钢异种金属的高效连接。
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等行业中得到广泛应用。
而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接工艺，其焊接过程不会产生飞溅和烟尘，焊缝强度高且连接效果好，成为铝合金连接领域的一种重要工艺。
3003铝合金作为铝锰合金的典型代表，具有优良的加工性能和焊接性能，因此对其搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究具有重要意义。
二、3003铝合金搅拌摩擦焊的组织研究2.1 焊接过程与组织变化在搅拌摩擦焊过程中，由于摩擦热和塑性变形的作用，焊缝区发生显著的微观组织变化。
在焊缝的初始阶段，材料受热并发生塑性变形，随着温度的升高和变形的加剧，金属的晶粒结构逐渐细化。
此外，焊接过程中还伴随着晶界处合金元素的扩散和流动，使得晶界形态发生改变。
2.2 焊接组织的结构特征在焊缝组织中，我们可以观察到细化的晶粒、丰富的位错结构和微量的残余空隙等特征。
其中，细化的晶粒结构能够有效地提高材料的强度和韧性。
同时，适量的位错结构也有助于提高材料的塑性变形能力。
此外，焊接过程中应尽量避免残余空隙的产生，因为这将对材料的性能产生不利影响。
三、3003铝合金搅拌摩擦焊的性能研究3.1 力学性能通过拉伸试验和硬度测试等方法，我们可以对3003铝合金搅拌摩擦焊的力学性能进行评估。
结果表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的强度和硬度均有所提高。
这主要是由于焊接过程中组织的细化、晶界强化和合金元素的重排等因素所引起的。
此外，焊接后的韧性也有所改善，提高了材料对裂纹等外部应力的抵抗能力。
3.2 耐腐蚀性能铝合金在特定环境下易发生腐蚀现象，因此耐腐蚀性能也是评价其性能的重要指标之一。
研究表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的耐腐蚀性能得到提高。
这可能是由于焊接过程中合金元素的重新分布和晶界结构的改变所引起的。
此外，焊缝表面光滑度的提高也有助于提高其耐腐蚀性能。
四、结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现焊接过程能够有效地改善材料的组织和性能。
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用铝合金搅拌摩擦焊技术是一种高效、环保的焊接方法，在航空航天、交通运输、轻工制造等领域具有广泛应用前景。
本文将从工艺原理、研究进展、优势与挑战等方面进行分析，全面介绍铝合金搅拌摩擦焊技术的研究及应用。
搅拌摩擦焊是一种非传统焊接方法，它将工件接头通过旋转和外力压合的方式进行连接，并在摩擦热量和塑性变形的作用下实现焊接。
铝合金在搅拌摩擦焊过程中，由于高温和塑性变形，形成了均匀的焊接区域，焊缝强度和密封性良好。
与传统的焊接方法相比，铝合金搅拌摩擦焊具有以下几个优点：首先，搅拌摩擦焊无需外加焊接材料，避免了常规焊接中的焊剂使用和气体保护等问题。
这降低了成本，同时减少了环境污染。
其次，搅拌摩擦焊具有较高的焊接速度和效率。
焊接头变形均匀，焊接时间短，适用于大面积或长尺寸工件的焊接。
第三，搅拌摩擦焊对铝合金的应变硬化效应较小，减少了焊接区域的硬化现象，提高了焊缝的塑性和可靠性。
铝合金搅拌摩擦焊技术的研究进展日益丰富。
首先，针对不同铝合金材料和焊接条件，研究者通过调整焊接参数和其他工艺控制手段，优化焊接质量和性能。
例如，通过控制转速、下压力、摩擦时间等参数，可以实现理想的焊接接合。
同时，研究者还对焊接头几何形状、初始材料状态等因素进行改善和控制，提高焊接接合的可靠性。
其次，近年来，通过引入其他技术手段，如电流、激光、超声等，与搅拌摩擦焊相结合，可以进一步提高焊接接合的强度和质量。
例如，搅拌摩擦挤压焊技术将搅拌摩擦焊与挤压焊结合，对铝合金零件进行焊接加工，获得了良好的焊接接合。
此外，铝合金搅拌摩擦焊技术在实际应用中也取得了广泛成功。
在航空航天领域，搅拌摩擦焊被用于连接飞机结构件、涡轮叶片等零部件，取得了良好的焊接接合效果。
在交通运输领域，搅拌摩擦焊被广泛应用于铁路和汽车制造中。
在轻工制造领域，搅拌摩擦焊技术也被广泛应用于电子设备、电池等领域的制造。
然而，铝合金搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战。
7075铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟研究
学校代码：10406分类号：TG456 学号：************南昌航空大学硕士学位论文(硕士研究生)7075铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟研究硕士研究生：李成重导师：张坚郭正华申请学位级别：硕士学科、专业：机械工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2011年12月授予学位单位：南昌航空大学Numerical Simulation Research on Friction Stir Welding of 7075 Aluminum AlloyA DissertationSubmitted for the Degree of MasterOn mechanical Engineeringby Li ChengzhongUnder the Supervision ofProf. ZhangJian and Guo ZhenghuaSchool of Aeronautical Manufacturing EngineeringNanchang Hangkong University, Nanchang, ChinaDecember, 2011, 12, 16摘要搅拌摩擦焊获得的焊缝接头具有变形小、强度高等特点，故其能在航空航天、船舶及汽车等制造工业中得到广泛应用。
然而，搅拌摩擦焊接是一个多因素交互作用下的高度非线性的复杂塑性成形过程，如何明晰其过程中温度场、材料流动等变化规律，以及焊接参数对焊缝材料温度及迁移的作用机理，已成为亟待解决的关键基础问题。
为此，本文主要采用有限元模拟并结合理论分析，对上述问题进行系统深入的研究，对于搅拌摩擦焊接理论扩充及实践指导有着重要的意义。
基于ABAQUS软件，建立了锥面带倾角的搅拌头的搅拌摩擦焊接过程热力耦合三维有限元模型，并验证模型可靠。
发现等效塑性应变与材料流动速度的最大值均位于工件上表面与轴肩边缘接触处，并且随着焊接过程的进行而基本保持不变。
等效塑性应变区主要位于搅拌头后方，而材料流动则主要分布在搅拌头周围，并且区域较狭窄。
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。
其中，3003铝合金因其良好的加工性能和中等强度成为了研究的热点。
搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）作为一种固相连接技术，因其连接质量高、变形小等优点被广泛应用于铝合金的连接。
本文以3003铝合金为研究对象，对其搅拌摩擦焊接的组织与性能进行了深入研究。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验所采用的3003铝合金具有良好的塑性和加工性能，常用于制造各种结构件。
该合金的化学成分包括铝、锰、镁等元素。
2. 实验方法（1）搅拌摩擦焊接实验：采用不同的焊接参数进行搅拌摩擦焊接实验，包括焊接速度、旋转速度等。
（2）组织观察：通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对焊接接头的组织进行观察。
（3）性能测试：测试焊接接头的力学性能，包括拉伸性能、硬度等。
同时，对焊接接头的耐腐蚀性能进行评估。
三、搅拌摩擦焊组织研究1. 宏观组织观察通过金相显微镜观察焊接接头的宏观组织，可以发现焊接接头由焊核区、热机影响区和母材区组成。
焊核区为均匀的细晶区，热机影响区为部分再结晶区，母材区保持原始的组织形态。
2. 微观组织分析通过SEM和TEM观察发现，焊核区的晶粒得到了显著的细化，且晶界清晰。
在热机影响区，部分晶粒发生了再结晶，晶界处有细小的第二相颗粒析出。
这些第二相颗粒对提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能具有重要作用。
四、性能研究1. 力学性能通过拉伸实验发现，3003铝合金搅拌摩擦焊接接头的抗拉强度与母材相近，断裂主要发生在热机影响区或母材区。
此外，焊接接头的延伸率和冲击韧性也表现出较好的性能。
2. 硬度焊接接头的硬度分布呈现出一定的梯度变化，焊核区的硬度最高，热机影响区次之，母材区最低。
这种硬度分布有利于提高焊接接头的耐磨性和抗疲劳性能。
铝合金搅拌摩擦焊的研究现状与展望
而搅拌针下面的金属只受到流动金 属的挤压作 用 。
件
Ｋｉ ｎｎ ｒｈａ ｓ Ｃ ７７ 在 ０ ５铝 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 头 横 截 面 观 察 到 “ 葱 瓣 ”状 花 纹 ， 析 认 为 高 速 旋 转 洋 分 的搅 拌头 产生 摩擦 热使 搅拌 针 周 围的金 属塑 化 ， 并 在 搅 拌 头 旋 转 着 前 进 的 作 用 使 热 塑 化 金 属 沿 搅 拌 头 的 返 回 端 被 挤 向 搅 拌 针 后 方 ， 洋 葱 瓣 ”状 的 花 “
接 板
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黄 永 德 ＿通 过 在 Ｌ ２铝 合 金 中镶 嵌 铜 箔 作 为 】 ｑ ＹＩ
标 识 材 料 方 法 研 究 了 搅 拌 摩 擦 点 焊 的 金 属 塑 性 流
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搅拌摩擦焊数值模拟技术研究及应用
搅拌摩擦焊数值模拟技术研究及应用搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法，其通过搅拌头的旋转来使两种相同或者不同材料连接在一起。
搅拌摩擦焊焊接原理如图1所示，焊接过程中，搅拌头旋转着缓慢插入被焊工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料接近焊接材料的熔点；当搅拌头旋转着向前移动时，搅拌头附近的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和压力共同作用下，形成致密固相连接接头。
在工件与搅拌头的材料都一定的情况下，温度场主要是通过搅拌头与工件的摩擦、材料的流动和材料的塑性变形形成。
材料的流动主要取决于焊接速度、旋转速度和压力等，这些因素又决定了材料的焊接质量和微观组织。
因此，很多学者研究焊接仿真模型去优化搅拌摩擦焊的焊接工艺条件以得到更好的焊接质量。
搅拌摩擦焊的模拟发展概述搅拌摩擦焊模拟技术的发展经历了十几年的时间，中外很多专家学者对这种技术的发展做出了贡献。
由于材料流动对于材料焊接性能的影响十分重要，人们希望能预测搅拌头附近的流场。
最开始人们是想通过某种方法使得搅拌头周围的流场可视化，很多人也对此进行了大量的研究。
1999年，K.Colligan在6061-T6与7075-T6铝合金焊接材料中加入钢珠，使用X射线分析得出搅拌摩擦焊是由搅拌与材料挤压两种现象的组合。
同年，Reynolds等人进行了类似的实验，在焊缝位置把5454铝合金中嵌入到2195铝合金中，观察了不同焊接速度和旋转速度对搅拌头两侧材料流动的影响。
此外也有许多人利用不同材料对流场进行分析。
通过这种方法，Murr等人向人们展示了焊接参数变化引起的复杂流场。
Guerra等人使用在6061铝合金的焊缝上放置铜箔的方法，在焊接过程达到稳态后，停止搅拌头旋转，然后使用金相分析，展示了搅拌头附近流场的区域，旋转区与过渡区。
此外还有很多流场分析的方法, 金相分析可以补充X射线图像分析。
铝基复合材料搅拌摩擦加工制备工艺及其耐磨性能研究进展
铝基复合材料搅拌摩擦加工制备工艺及其耐磨性能研究进展目录1. 内容概览 (3)1.1 研究背景 (4)1.2 铝基复合材料的发展现状 (5)1.3 搅拌摩擦加工的优势与应用 (7)1.4 研究意义与目的 (9)2. 铝基复合材料概述 (10)2.1 材料组成 (11)2.2 材料特性 (12)2.3 制备工艺 (13)3. 搅拌摩擦加工技术 (14)3.1 原理与特点 (16)3.2 过程参数优化 (17)3.3 设备与工艺流程 (18)4. 耐磨性能研究 (20)4.1 磨粒磨损测试 (21)4.2 磨削效率分析 (22)4.3 耐磨性影响因素 (23)5. 搅拌摩擦加工制备铝基复合材料耐磨性能研究进展 (25)5.1 早期研究概况 (25)5.2 新材料的应用 (27)5.3 新型工艺的研究 (27)5.4 耐磨性能实验验证 (29)6. 实验设计与方法 (30)6.1 实验样品 (30)6.2 实验设备与工艺参数 (31)6.3 耐磨性能测试方法 (32)7. 实验结果与分析 (33)7.1 制备工艺效果分析 (35)7.2 表面形貌与组织结构 (36)7.3 磨损性能测试结果 (37)7.4 结果讨论 (38)8. 耐磨性能改进措施 (41)8.1 表面工程技术 (42)8.2 添加耐磨增强相 (43)8.3 预处理与后处理工艺 (44)9. 结论与展望 (45)9.1 研究总结 (47)9.2 存在的问题 (48)9.3 未来研究方向 (49)1. 内容概览《铝基复合材料搅拌摩擦加工制备工艺及其耐磨性能研究进展》概要：。
并分析其对耐磨性能的影响，铝基复合材料因其优异的力学性能、耐腐蚀性和轻质特性，在航空航天、汽车制造和电器行业中有着广泛的应用。
搅拌摩擦加工技术是一种创新的表面处理工艺，通过旋转的摩擦搅拌工具与工件接触产生剪切力和摩擦热，从而实现材料的位错和微观结构变化。
该方法能够提高工件的表面硬度和耐磨性能，同时改善其配合性能和耐腐蚀性。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究
2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究我们需要了解搅拌摩擦焊的基本原理。
搅拌摩擦焊是一种利用摩擦热产生的热量和搅拌热加工塑性金属的新型焊接技术。
在搅拌摩擦焊过程中，两个待焊接的金属板之间施加一定的压力，然后让一根带有几何形状不同的搅拌销在高速旋转的情况下，直接插入到两个待焊接的金属板之间，通过机械搅拌和摩擦热的作用将金属板摩擦加热到塑性变形温度，并且在塑性变形状态下通过搅拌销的作用在两个金属板之间进行有效的连接，最终形成一根完整的焊接接头。
在2AL2铝合金搅拌摩擦焊的研究中，首先需要考虑的是焊接参数的选择。
焊接参数包括搅拌摩擦焊的转速、下压力、摩擦时间等。
这些参数的选择将直接影响到焊接接头的质量和性能。
如何选择合适的参数，是焊接过程中需要解决的重要问题之一。
研究者们可以通过实验和仿真分析等手段，探讨2AL2铝合金在不同焊接参数下的焊接行为和焊接接头的性能。
焊接过程中的金属组织和力学性能是需要重点关注的问题。
2AL2铝合金具有较高的塑性和导热性能，因此在搅拌摩擦焊过程中容易发生塑性变形和微观组织变化。
研究者们可以通过金相显微镜、电子显微镜等手段观察焊接接头的金相组织结构，分析晶粒尺寸、析出相分布等微观结构特征；同时可以通过拉伸试验、硬度测试等手段测试焊接接头的力学性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
通过对金属组织和力学性能的研究，可以为优化焊接工艺提供可靠的理论依据。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊的接头强度和耐腐蚀性也是研究的重点之一。
焊接接头的强度和耐腐蚀性直接关系到焊接接头的实际应用性能。
研究者们需要通过拉伸试验、冲击试验、疲劳试验等手段评估接头的强度性能，并通过盐雾试验、腐蚀试验等手段评估接头的耐腐蚀性能。
通过对接头强度和耐腐蚀性能的评估，可以为2AL2铝合金搅拌摩擦焊的实际应用提供参考依据。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊的工艺优化和参数控制也是研究的重点之一。
在实际生产过程中，如何通过合理的工艺优化和参数控制，提高焊接接头的质量和稳定性，是需要解决的难题。
厚板7022铝合金搅拌摩擦焊接实验研究
厚板7022铝合金搅拌摩擦焊接实验研究搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是一种热机械连接方法，通过不断旋转和搅拌焊接头部的金属材料来实现焊接。
与传统焊接方法相比，FSW有许多优点，如无焊接瘤和气泡、无熔化和凝固区、无热裂纹等。
因此，FSW在航空航天、铁路车辆、海洋工程等领域得到广泛应用。
厚板7022铝合金是一种高强度、耐腐蚀性能好的铝合金材料，在航空航天等领域也有广泛应用。
本实验旨在研究厚板7022铝合金的搅拌摩擦焊接工艺参数对焊接接头性能的影响，为进一步推广和应用这一焊接方法提供参考。
一、实验材料与方法1.实验材料本实验选用厚板7022铝合金作为实验材料，其化学成分如下：Si: 0.50%，Fe: 0.10%，Cu: 1.90%，Mn: 0.35%，Mg: 4.30%-5.20%，Cr:0.10%，Zn: 0.10%，Ti: 0.10%，Al:余量。
实验所用厚板7022铝合金厚度为8mm。
2.实验方法（1）确定实验参数：根据文献综合分析和实验室经验，确定理想的搅拌摩擦焊接工艺参数。
包括搅拌时的转速、前进速度、夹持力等参数。
（2）焊接接头制备：将两块7022铝合金厚板通过FSW工艺接头焊接成一体。
焊接完成后，对接头进行表面处理和尺寸检测。
（3）焊接接头性能测试：对焊接接头进行拉伸试验、硬度测试、金相分析等，评价其焊接性能。
二、实验结果与讨论1.焊接接头表面质量良好，无焊接瘤和气孔，焊缝清晰明显。
金相显微组织呈现均匀细小的晶粒结构，无明显晶粒长大区域。
2.拉伸试验结果显示，焊接接头的抗拉强度和屈服强度均较高，远远高于厚板7022铝合金的基础材料性能。
这表明搅拌摩擦焊接可以有效提高材料的强度。
3.硬度测试结果显示，焊接接头硬度均匀分布，硬度值略高于基础材料，但硬度差异不大。
这表明焊接接头的组织结构均匀，没有发生明显的软化或硬化现象。
4.金相分析结果表明，焊接接头的晶粒尺寸均匀，晶界清晰，无明显孔洞和夹杂物。
铝锂合金的搅拌摩擦焊及其改型工艺研究进展
铝锂合金的搅拌摩擦焊及其改型工艺研究进展摘要：作为一种固态连接工艺，搅拌摩擦焊接具有焊接温度低，焊接时无需填充金属、焊剂和保护气体，且机械自动化程度高等优势，在铝锂合金焊接领域得到越来越广泛的应用。
基于此，文章主要分析了铝锂合金的搅拌摩擦焊及其改型工艺，为第三代高强铝锂合金的高质量搅拌摩擦焊接成形奠定坚实基础。
关键词：铝锂合金；搅拌摩擦焊；改型工艺1搅拌摩擦焊的概念搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型的固态焊接技术，它可以在不融化金属的情况下将两个或多个金属板材连接在一起。
该技术利用锥形工具在接头处进行搅拌和挤压，使得两个金属板材达到固态焊接，从而获得与传统焊接方法相比更好的焊接质量和性能。
搅拌摩擦焊不仅适用于铝合金等低熔点金属的焊接，也可以用于不同种类的金属板材的焊接。
这种技术已经被广泛应用于航空、汽车、船舶、建筑等领域。
2铝锂合金常规搅拌摩擦焊接2.1工艺参数搅拌头转速和焊接速度是搅拌摩擦焊接工艺中的关键参数，它们的选择会直接影响接头的成形和质量。
一般而言，选择较高的转速和较低的焊接速度可以获得更好的焊接质量和成形性。
较高的转速可以提高热输入和塑性材料流动，从而促进金属晶粒的再结晶和细化，有利于提高接头的强度和塑性。
同时，较低的焊接速度可以增加接头的塑性变形，减少接头的应力集中，有利于减小焊接变形和裂纹的风险。
对于铝锂合金等高强度材料，搅拌摩擦焊接头存在一定程度的软化，这是由于焊接过程中高温下的金属组织再结晶和晶粒生长所致。
此外，铝锂合金的延伸率相对较低，也会导致搅拌摩擦焊接头的延伸率降低。
为了解决这个问题，可以采用后续热处理等方法来提高接头的延伸率和强度。
2.2搅拌头形状尺寸搅拌头形状是影响搅拌摩擦焊接质量和成形性的重要参数之一。
搅拌头的形状和尺寸会影响到焊缝材料的塑性流动行为和热力耦合过程，从而影响接头的成形和性能。
一般而言，搅拌头的形状越合理，搅拌效果越好，焊接质量越高。
对于不同材料和规格的搅拌摩擦焊接，需要根据实际情况选择合适的搅拌头形状和尺寸，以获得最佳的焊接质量和成形性。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究
2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究【摘要】本文主要针对2AL2铝合金搅拌摩擦焊进行研究。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
接着在正文中分析了摩擦焊原理、2AL2铝合金特性、摩擦焊参数优化、微观组织分析以及力学性能测试。
结论部分总结了2AL2铝合金搅拌摩擦焊工艺的可行性，以及对提高铝合金连接强度的影响，并展望了未来的研究方向。
本研究有望为提高铝合金连接质量和强度提供重要参考，对于相关领域的研究和实践具有积极的指导意义。
【关键词】2AL2铝合金，搅拌摩擦焊，研究，摩擦焊原理，特性分析，参数优化，微观组织分析，力学性能测试，工艺可行性，连接强度，未来研究展望1. 引言1.1 研究背景摩擦焊是一种高效、环保的固态连接工艺，已被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
在铝合金领域，由于其重量轻、导热性好等优点，受到了广泛关注。
2AL2铝合金是一种典型的轻型合金材料，具有良好的加工性能和机械性能，被广泛应用于航空航天和汽车制造领域。
传统铝合金焊接工艺存在熔化区、热影响区较大的缺点，使得焊接过程中易产生气孔、裂纹等缺陷，影响连接强度和耐腐蚀性能。
研究2AL2铝合金搅拌摩擦焊工艺，探究其在铝合金连接中的应用，具有重要的理论和应用价值。
本研究旨在通过对2AL2铝合金搅拌摩擦焊工艺的研究，分析其微观组织特征和力学性能，为提高铝合金连接强度提供参考依据，并探讨未来研究方向，推动铝合金搅拌摩擦焊工艺的进一步发展。
1.2 研究目的研究目的是探究2AL2铝合金搅拌摩擦焊的工艺特性和性能表现，进一步优化摩擦焊参数以提高连接质量和强度。
通过深入分析摩擦焊原理和铝合金特性，研究摩擦焊参数的优化对连接效果的影响，以及微观组织的形成和力学性能的变化。
通过实验测试和数据分析，验证2AL2铝合金搅拌摩擦焊工艺的可行性，并探讨其在提高铝合金连接强度方面的潜力。
最终，旨在为相关领域的工程应用提供依据和参考，为未来研究方向提供一定的借鉴和展望。
通过本研究，旨在促进铝合金搅拌摩擦焊技术的发展和应用，推动铝合金连接技术的提升和创新。
2024铝合金搅拌摩擦焊研究共3篇
2024铝合金搅拌摩擦焊研究共3篇2024铝合金搅拌摩擦焊研究12024铝合金搅拌摩擦焊研究摘要：随着机械制造行业的不断发展，越来越多的铝合金产品被广泛应用。
搅拌摩擦焊作为一种新兴的接合技术，具有与传统的接合技术相比更加显著的优势。
为了深入探究2024铝合金搅拌摩擦焊的焊接特性，本文开展了一系列实验，分析了焊接热影响区、焊缝组织结构等性能指标。
关键词：2024铝合金，搅拌摩擦焊，焊接特性，金相分析1、引言搅拌摩擦焊技术是一种新兴的固态接合技术，在汽车、航空航天、船舶制造等领域有着广泛的应用。
相较于传统的接合技术，搅拌摩擦焊具有焊接速度快、焊缝强度高、热影响区小等优势，因此备受关注。
其中，铝合金产品的制造领域，搅拌摩擦焊技术也得到了越来越广泛的应用。
2024铝合金是一种常用的高强度铝合金。
它有良好的耐腐蚀性、加工性和低密度等优点，被广泛应用于航空航天、船舶制造等领域。
因此，研究2024铝合金的搅拌摩擦焊技术，具有重要的现实意义和科学价值。
2、实验方法本实验采用了直径为10mm、厚度为2mm的2024铝合金板材作为实验材料。
在实验过程中，我们针对不同的搅拌头转速、焊接速度和夹紧力等参数，开展了一系列的实验测试。
通过实验得出了不同参数下，2024铝合金搅拌摩擦焊的焊接性能指标。
3、实验结果通过对实验结果的分析，我们得出了以下几个结论：（1）随着搅拌头转速的提高，搅拌时间会减少，焊接中的热影响区域也会缩小。
但是，如果转速太高，会导致合金材料的塑性变差，焊接强度反而会降低。
（2）增加焊接速度可以提高焊接效率，但是过快的焊接速度会导致焊缝表面燃烧和氧化，降低焊接强度。
（3）夹紧力对焊接强度的影响非常大。
夹紧力过小，会出现焊缝错位、拉伸断裂等问题，严重影响焊接质量。
夹紧力过大，会增加合金材料的塑性变形，进而影响焊接强度。
（4）通过金相显微镜的观察，我们发现焊接区域的金相组织结构非常致密，焊接区域的显微硬度与母材相近。
《2024年度3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着航空、航天及高速铁路等行业的快速发展，对轻质、高强度的金属材料需求日益增长。
3003铝合金作为一种常用的轻质合金材料，因其优良的塑形、抗腐蚀性能而受到广泛关注。
而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接技术，以其焊接质量高、工艺灵活性强等特点在金属材料加工领域得到了广泛应用。
本文旨在研究3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能，为该技术的进一步应用提供理论支持。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所使用的材料为3003铝合金板，其厚度为XX毫米。
在焊前进行必要的表面处理，确保焊接质量。
2. 搅拌摩擦焊工艺采用先进的搅拌摩擦焊设备进行焊接，控制焊接过程中的转速、进给速度等参数，确保焊接质量。
3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜等手段观察焊接接头的组织结构；利用硬度计、拉伸试验机等设备分析接头的力学性能。
三、搅拌摩擦焊的组织研究1. 焊缝形貌观察通过金相显微镜观察焊缝的形貌，发现焊缝区域分为热影响区、热力影响区及搅拌针作用区。
各区域的组织结构有明显差异。
2. 焊缝组织分析利用扫描电镜对焊缝组织进行观察分析，发现焊缝区域的组织结构由焊核区、热力影响区及基体区组成。
其中焊核区组织均匀致密，热力影响区出现了一定的晶粒细化现象。
四、性能研究1. 硬度分析通过硬度计测量发现，搅拌摩擦焊后的接头硬度分布均匀，无明显硬度降低区域。
与基体相比，焊核区的硬度略有提高。
2. 拉伸性能测试通过拉伸试验机对焊接接头进行拉伸测试，发现接头的抗拉强度和延伸率均达到或接近基体的水平，表明搅拌摩擦焊技术能够有效提高3003铝合金的连接强度。
五、结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，得出以下结论：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接在一起，形成均匀致密的焊缝结构。
2. 焊缝区域的组织结构由焊核区、热力影响区和基体区组成，其中焊核区组织均匀致密，热力影响区出现晶粒细化现象。
搅拌摩擦加工研究进展与展望
Appearances of specimens after tensile test at elevated temperature with strain rate of 5×10−4 s−1: (a) BM; (b) FSP
14
3 搅拌摩擦加工（FSP）展望
非正常晶粒长大机制
Charit 等对Al-Zn-Mg-Sc合金FSP后，材料在390℃以上的搅拌区存在微观结构不稳定 即非正常晶粒长大，超塑性受到很大影响。Ma等对Al-Mg-Zr铝合金FSP加工后，并 没有发生AGG。对AGG的影响因素及其产生机制还有待深入研究。
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2 搅拌摩擦加工（FSP）研究
搅拌针形状
螺纹销具有固有的垂直物料运动特性
（a）圆柱销； （b）方针； （c）螺纹销
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2 搅拌摩擦加工（FSP）研究
FSP 碳纳米管增强铝基复合材料*
FSP加工纯铝和碳纳米管-铝基复合材料晶粒对比
为了制备晶粒细小、组织均匀的复 合材料, 提高材料的力学性能 , 用搅 拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复 合材料。
FSP加工后的7075-T651铝合金晶粒＜3.8μm
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2 搅拌摩擦加工（FSP）研究
铸造镁合金相比，AZ31变形镁 合金具有更高的强度、更好的 塑性，具有较高的抗振能力和 吸热性能。
AZ31镁合金 平均晶粒大小：
92.0μm→11.4μm 温度723K，应变速率5×10-4
s-1时，1050% 高温超塑性
研究表明多次搅拌摩擦加工可以使 搅拌摩擦中心区晶粒细小, 碳纳米管的 分散较均匀, 碳纳米管和基体之间结合 良好。
碳纳米管的含量对复合材料的拉伸 性能具有重要的影响。
* 赵霞,柯黎明,徐卫平,刘鸽平.搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料[J].复合材料学报,2011,28(02):185-190.
铝合金搅拌摩擦点焊的研究现状及发展方向
铝合金搅拌摩擦点焊的研究现状及发展方向
一、引言
铝合金作为一种轻质高强度材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
而搅拌摩擦点焊作为一种新型的焊接技术，具有焊接速度快、焊接质量高、环保等优点，因此在铝合金焊接领域备受关注。
二、研究现状
目前，国内外对铝合金搅拌摩擦点焊的研究已经取得了一定的进展。
在焊接参数方面，研究者通过对搅拌头形状、转速、下压力等参数的优化，实现了焊接接头的强度和密实度的提高。
在焊接材料方面，研究者通过对不同铝合金材料的焊接试验，发现了不同材料之间的焊接特性和适用性。
在焊接工艺方面，研究者通过对焊接过程中的温度、应力等因素的控制，实现了焊接接头的质量稳定和可靠性提高。
三、发展方向
未来，铝合金搅拌摩擦点焊的研究方向主要包括以下几个方面：
1. 焊接参数的优化：通过对搅拌头形状、转速、下压力等参数的进一步优化，实现焊接接头的强度和密实度的提高。
2. 焊接材料的拓展：研究者可以通过对不同铝合金材料的焊接试验，
发现更多材料之间的焊接特性和适用性，以满足不同领域的需求。
3. 焊接工艺的改进：通过对焊接过程中的温度、应力等因素的更加精
细的控制，实现焊接接头的质量稳定和可靠性提高。
4. 自动化生产的实现：通过自动化设备的应用，实现铝合金搅拌摩擦
点焊的大规模生产，提高生产效率和质量。
四、结论
铝合金搅拌摩擦点焊作为一种新型的焊接技术，具有广阔的应用前景。
未来，我们需要在焊接参数、材料、工艺和自动化生产等方面不断探
索和创新，以实现铝合金搅拌摩擦点焊技术的更加完善和成熟。
铝合金搅拌摩擦焊接数值模拟技术的研究进展
铝合金搅拌摩擦焊接数值模拟技术的研究进展梁奕清;罗日明;冷文兵;吴锡坤;罗铭强;龚刚【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2010(038)011【摘要】数值模拟技术是研究铝合金材料搅拌摩擦焊接成形的重要新兴手段,被应用于研究搅拌摩擦焊的温度场、流场及残余应力分布等.从热-力模型建立与模拟分析等方面详细论述了搅拌摩擦焊数值模拟技术的最新国内外研究进展,并指出了其目前存在的问题及发展方向.【总页数】5页(P4-8)【作者】梁奕清;罗日明;冷文兵;吴锡坤;罗铭强;龚刚【作者单位】广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061;广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061;广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061;广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061;广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061;广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061【正文语种】中文【中图分类】TG453.9【相关文献】1.高强铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀防护研究进展 [J], 李文亚;李娜;傅田;张志函2.表面冲击改善铝合金搅拌摩擦焊接头应力腐蚀抗力的研究进展 [J], 张福林; 张体明; 邓云发; 樊浩; 熊涛寰; 陈玉华3.超声冲击对高强铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳机制影响的研究进展 [J], 李辉; 付磊; 林莉; 黄新杰; 罗云蓉; 李秀兰; 范琪; 谌理飞4.铝合金搅拌摩擦焊接接头腐蚀疲劳研究进展 [J], 李娜5.铝合金及铝金属基复合材料搅拌摩擦焊接工艺的研究进展 [J], John VICTOR CHRISTY;Abdel-Hamid ISMAIL MOURAD;MuhammadM.SHERIF;B.SHIVAMURTHY因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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铝合金搅拌摩擦焊接数值模拟技术的研究进展梁奕清，冷文兵，吴锡坤，罗铭强，龚刚(广东兴发铝业有限公司，广东 佛山 528061)摘 要：数值模拟技术是研究铝合金材料搅拌摩擦焊接成形的重要新兴手段，被应用于研究搅拌摩擦焊的温度场、流场及残余应力分布等。
本文从热-力模型建立与模拟分析等方面详细论述了搅拌摩擦焊数值模拟技术的最新国内外研究进展，并指出了其目前存在的问题及发展方向。
关键词：搅拌摩擦焊；数值模拟；温度场；流场；残余应力；进展中图分类号：TG453.9 文献标识码：A 文章编号：Research Progress in Numerical Simulation of Friction Stir Weldingfor Aluminum alloyLIANG Yi-qing, LENG Wen-bing, WU Xi-kun, LUO Ming-qiang, Gong Gang (Guangdong Xingfa Aluminum Co., Ltd. Guangdong Foshan 528061, China) Abstract: Numerical simulation technology is an important means of studying friction stir welding process of aluminum alloy material, which widely used to study friction stir welding temperature field, flow field and residual stress and so on. The research progress in numerical simulation of friction stir welding was discussed in detail from the heat-mechanical model building and simulation analysis aspects, and the problems in the current research with future development were pointed out.Key Words: friction stir welding; numerical simulation; temperature filed; flow field; residual stress; progress 搅拌摩擦焊(friction stir welding，简称FSW)是由英国焊接研究所于1991年发明的一种固相焊接技术，主要用于传统方法难以实现的低熔点有色金属的焊接及其它焊接领域。
与传统焊接方法相比，FSW具有焊接温度低、焊接过程无污染、焊接强度高等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、造船和高速列车等诸多轻合金结构制造领域。
该技术自发明至今，相关研究主要集中于焊接工艺和焊缝组织性能等方面，而对焊接过程的数值模拟研究直到近年才开展。
数值模拟技术是研究搅拌摩擦焊接工艺及机理的重要手段之一，目前研究多集中于温度场模拟(焊接温度与传热过程)、流场模拟(焊缝金属塑性流动行为)与残余应力模拟等。
1 搅拌摩擦焊温度场的数值模拟搅拌摩擦生热和塑性形变是搅拌摩擦焊接过程中热量的主要来源，但两种热量的比例以及在焊缝中的分布比较复杂，因此研究者们提出了各式各样的温度场数值模拟热源模型。
1.1 仅考虑摩擦产热的热源模型早期的温度场模型研究只考虑了轴肩与工件的摩擦产热，而忽略了焊接过程中的塑性变形产热，这类模型应用于焊接铝合金和镁合金薄板时较为精确，这是由于材料本身的热传导系数大，焊接过程中热量可以很快地向工件周边和厚度方向传热，以保证焊缝底部有足够的热量形成良好的焊缝。
Chao[1]等人假定搅拌轴肩摩擦生热为唯一热源，建立了单热源有限元模型；Frigaard[2]等人将搅拌摩擦抽象为轴向力作用下旋转轴相对于平面滑动摩擦的单热源模型；McClure运用Rosenthal方程建立了搅拌摩擦焊三维准稳态温度场的数学模型，并采用Romberg方程计算出结果，对传热过程进行了初步的分析，认为最高温度在轴肩的圆周资助项目：广东省重大科技专项(2008A090300004)第一作者简介：梁奕清(1978-)，男，广东茂名人，工程师。
Schmidt [3]等人提出了一种基于塑性理论的生热模型，认为随温度变化的屈服应力是影响热量产生的主要因素；东北大学的王磊等人也提出了一种简化的热源模型，并将模型应用于焊接过程温度场动态仿真，得到了焊接过程中不同时刻和位置处的热循环曲线，确立了温度场在时间和空间上的分布规律。
1.2 考虑塑性变形产热的热源模型在焊接厚度较大或形状复杂构件时，如仅考虑摩擦产热，很难得到满意的传热模型，必须将塑性变形产热计入总热模型，但因其到目前为止还没有成熟稳定的计算方法，因此研究者只能在模拟中采用“试错法”对塑性变形产热进行考虑。
Vuyst 等人运用有限元遗传运算法则并通过“试错法”结合实验测得的热量输入和边界条件，建立了6005-T6和2024-T3铝合金搅拌摩擦焊温度场模型，轴肩摩擦生热和搅拌针塑性变形产热分别占总热输入的75%和25%；Christophe Gallais [4]等人采用建立了搅拌摩擦焊热源模型，认为轴肩和搅拌针的热量贡献比例为82.6%和17.4%，搅拌针的热量中考虑了塑性变形产热部分；史清宇等人建立的搅拌摩擦焊热源模型中，将轴肩产生的热量抽象为工件和搅拌头轴肩接触区域的面热源，占总热量的75%，而另外25%的热量由搅拌针产生，作为一个体热源作用于搅拌针的位置；Aude 等人也通过“试错法”研究了不同焊接参数对6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场分布和实际输入功率的影响，并建立了相应的温度场模型。
1.3 新型热源模型上述两种热源模型在估算热输入总量或考虑热量分配方面含有大量“人工”和“试错”的痕迹，既不能充分反应实际的产热原理和过程，也不具备通用性，并且严重依赖于实验结果。
因此，搅拌摩擦焊急需开发新型热源模型来描述焊接热源，且该热源模型必须基于热量产生的机理，并和焊接工艺参数、母材性能等因素相关联。
李红克等人提出了一种新型热源模型－“自适应热源模型”，当焊接温度达到某一阈值后，搅拌头和工件之间的摩擦由固态库仑摩擦转变为粘着摩擦。
Colegrove [5]等人则提出利用流动模型，模型中用来做功产热的力是材料在不同温度、不同应变速率下的流变应力，结合搅拌头转速和焊接材料的流动性能参数来计算焊接热输入。
朱文峰[6]等人根据单热源模型的不足，考虑搅拌轴肩转动摩擦生热和搅拌头塑变剪切生热，建立搅拌摩擦焊双热源有限元模型，并基于传统熔焊方式，实现满足搅拌摩擦焊特征的双面挤压型材接头变形设计，通过ANSYS 软件二次开发，完成该工艺移动瞬态热交换数值仿真，获得焊接全程三维温度场分布，如图1所示。
图1 高速列车双面铝合金挤压型材搅拌摩擦焊三维温度等值模拟图图1反映出搅拌摩擦焊接结束时刻焊件温度梯度变化，由图可知在搅拌中心形成了最高温度为552.129℃的区域，最高温度仿真值与理论值误差为5％～12％，仿真结果与试验数据比较吻合，为高速列车铝合金车体国产化制造工艺吸收和工艺优化提供重要参考。
徐韦锋等人通过已建立的数学模型利用ANSYS 软件，对14mm 厚2219铝合金搅拌摩擦焊接过程（搅拌头插入阶段和焊接稳定阶段）中的温度场进行数值模拟，并与在焊缝相应位置埋入热电偶检测结果进行对比分析。
试验发现，搅拌头插入阶段焊缝的温度变化与焊接速度无关，开始阶段升温速率最大；焊接稳定阶段，沿板厚度方向呈现上宽下窄、上高下低的温度梯度分布趋势。
两个阶段都是旋转频率越高，焊缝的峰值温度越高。
结果表明，温度场模拟与试验检测结果基本吻合，数学模型正确。
2 搅拌摩擦焊残余应力的数值模拟数值模拟技术采用理论计算方法与计算机仿真技术，对焊接过程进行模拟计算，对试件的尺寸、环境条件、焊接工艺参数等进行分析与评价，从而全面地了解影响残余应力的各种因素及其影响规律，目前已广泛应用于搅拌摩擦焊残余应力的预测和研究。
2.1 搅拌摩擦焊残余应力模拟的力学模型建立进行搅拌摩擦焊残余应力的数值模拟时，首先要建立搅拌摩擦焊力学模型。
搅拌头的机械载荷作用、刚性卡具的拘束作用以及材料性能参数等均是影响搅拌摩擦焊残余应力大小和分布特征的重要因素，在建立搅拌摩擦焊力学模型时，须充分考虑。
M Zahedul H 等人指出，搅拌头作用力会对接头残余应力的形成和分布产生作用，因此必须在模型中考虑搅拌头作用力。
李亭[7]等人在2024铝合金搅拌摩擦焊后残余应力的模拟中引入了搅拌头作用力，模拟得到的残余应力呈现出不对称特征，并且比只考虑热载荷得到的结果更准确，如图2所示。
刚性卡具的约束对搅拌摩擦焊接残余应力在某些局部区域产生显著影响。
张增磊[8]等人对比了搅拌摩擦焊接模拟中不同类型的简化边界条件，以及不同类型的接触模式条件下的力学分析结果，发现卡具作用在搅拌摩擦焊力学模拟分析中尤其敏感，不同的卡具作用处理方式显著影响残余应力的大小和分布。
材料性能参数的选取对残余应力的产生和分布也有重要影响，其常被定为常数或简化处理为温度函数。
图2 2024 2.2 搅拌摩擦焊残余应力分布的数值模拟张昭[9]基于有限元方法建立了搅拌摩擦焊过程的数值模型，并采用ABAQUS 软件模拟了6061铝合金搅拌摩擦焊整个过程。
结果表明，对于搅拌摩擦焊接构件，纵向残余应力是主要应力，其远远大于横向残余应力，纵向残余应力最大值总是发生在热影响区的边界及搅拌区，在靠近焊缝中心线附近总是正值，在靠近边界的地方总为负值，而且剪切残余应力水平很低，以至于可以忽略不计，前进侧和后退侧的残余应力分布相对于焊缝中心线并非严格对称，测量结果验证了上述模拟结论。
张洪武等进一步采用有限元方法及ALE 网格技术建立了搅拌摩擦焊二维数值模型，对不同材料的纵向残余应力的分布进行了模拟分析。
结果表明，残余应力的分布呈典型的双峰特征，构件等效塑性应变的分布区域与高水平的拉伸残余应力的分布区域具有较好的对应关系。
-60 -40 -20 0 20 40 60综合考虑了热载荷和搅拌头机械载荷的模拟结果只考虑热载荷的模拟结果试验测量结果前进侧搅拌头直径返回侧3 搅拌摩擦焊流场及动态再结晶的数值模拟数值模拟技术在搅拌摩擦焊焊缝金属流动行为研究领域的应用非常广泛。
Colegrove [10]等人采用Fluent 软件对简化的搅拌针周围的材料流动形态进行了二维模拟，结果表明，采用滑动模型模拟得到的材料流动行为与利用通常假设条件下的粘性模型得到的材料流动行为有很大不同，在使用滑动模型模拟时，搅拌头的前进侧焊缝变形区较后退侧小得多；韩晓辉等人采用Fluent 软件模拟了不同深度的塑性材料在焊缝水平方向的流动，发现焊缝上部金属偏重于紊流，焊缝下部金属偏重于层流；柯黎明等人建立了焊缝金属水平面迁移的二维挤压模型，研究证实搅拌头的形状对焊缝截面塑性金属流动的影响很大；赵衍华等人基于流体力学理论，建立了搅拌摩擦焊过程的三维模型，研究结果表明，焊缝上表面材料发生多次绕流现象，焊缝下部材料流动迹线比较光滑，焊缝中部前进侧上层材料有时会发生绕行现象。