搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)技术在焊接低熔点材料方面有着固相焊接技术得天独厚的优势,目前已经成功应用于铝合金的焊接领域。但对于异种材料,高熔点材料的焊接方面,还存在很多问题,其中搅拌头的设计就是一个比较尖锐的问题。为了拓展FSW技术的应用范围,本文对搅拌头进行了设计,并对设计完成的搅拌头进行了试验研究。本论文针对不同的待焊接材料开展了FSW搅拌头的设计,搅拌头的材料采用了H13热作模具钢和钨铼合金,搅拌头的结构采用了一体式和分体式。建立了FSW搅拌头工作时的承载数学模型,并以此为依据设计了搅拌头各部分的具体尺寸。焊接试验结果表明,一体式搅拌头可以实现2219铝合金的FSW焊接,搅拌头几乎无损耗,得到了抗拉强度为337MPa,断后延伸率为8.1%的FSW接头。但对于铝铜异种材料的焊接,一体式搅拌头出现了严重磨损,搅拌针发生粘连,导致焊缝出现沟槽,未焊合的缺陷。之后采用分体式搅拌头实现了6082铝合金和T2紫铜异种材料的焊接,得到了抗拉强度为237MPa,断后延伸率为6.2%的FSW接头。最后用分体式搅拌头焊接了T2紫铜,得到了抗拉强度达到了255MPa,断后延伸率8.3%的FSW接头。通过力学拉伸试验结果,可以发现在FSW焊接铝铜异种材料时,随着焊接速度的增大,获得的接头抗拉强度是逐渐升高的,在达到一个最大值之后又迅速的降低。在焊接T2紫铜时,随着搅拌头转速的增大,接头的抗拉强度也是先逐渐升高,在达到一个最大值之后又开始降低。可见焊接工艺参数的选择,会直接影响接头的力学性能。综上所述,采用H13热作模具钢作为制备搅拌头的材料可以完成铝合金FSW,但对于铝铜异种材料,以及铜合金高熔点材料而言还需更具有耐磨性,耐高温性的搅拌头材料,本文选择的钨铼合金可以作为参考。本文还研究了焊接速度和搅拌头转速这两种焊接工艺参数对焊接接头力学性能的影响。由此可见,搅拌头的设计会决定FSW的应用领域,而焊接工艺参数的选择会直接决定焊接接头的质量。