本文以铜箔为标识材料，采用四种方式将其镶嵌于母材LY12中，分别选用五种形状的搅拌头进行搅拌摩擦焊接试验，焊后沿焊缝中心线方向、垂直于焊缝方向和平行焊缝表面的方向截取金相试样，通过观测铜箔的分布特征，分析搅拌头偏心距和轴户尺寸对焊缝塑性材料迁移行为的影响。在试验观察的基础上，依据固体力学基本原理，建立焊缝性材料的三维迁移模型，利用有限元软件DEFORM进行模拟结果与试验结果进行了分析比较。研究结果表明，对于搅拌针表面带左施螺纹的圆柱形搅拌头，在焊接8mm厚的LY12时，在一定的搅拌头轴户尺寸下，随着搅拌头偏心距的增大，焊缝塑性材料发生变形的程度小；在一定的搅拌头偏心距下，搅拌头轴户尺寸过大或过小都不利于焊缝塑性材料的迁移。搅拌头偏心距为0.2mm,轴户直径为24mm的搅拌头有利于焊缝性材料在水平面和厚度方向上的迁移。焊接过程中，搅拌头是驱动焊缝塑性材料迁移的主要因素，搅拌针附近的塑性材料在搅拌头的驱动下，沿带左旋螺纹的搅拌针表面从焊缝上部螺旋迁移至焊缝底部，然后从四周向焊缝上方迁移，在厚度方向上形成一个边贯迁移的循环路长。在搅拌头的偏心搅拌下，焊缝塑性变形区上宽下窄，关于焊缝中心不对称。前进边塑性材料向前迁移，受前方未塑性材料较少；返回边为低压区，塑性材料向后迁移，填充至搅拌针后方的瞬时空腔，受到的阻碍较小；返回边为低压区，塑性材料向后迁移，填充至搅拌针后方的瞬时空腔，受到的阻碍较小，向后迁移的距离较大，塑性变形区较大，塑性材料变形较大，在厚度方向上发生迁移的塑性材料较多。模拟结果表明，焊缝上部塑性材料迁移速度最大；在焊缝中部，塑性材料迁移速度下降最快缝底部塑性材料迁移速度最小。在焊缝厚度方向上，从焊缝表面垂直向下，塑性材料的迁移速度、等效应力、等效应变变化趋势与试验中观察到的塑性材料在厚度方向上的迁移行为基本吻合。