搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,以下简称FSW)是一种新型固相连接技术,目前已被广泛用于Al、Mg等低熔点材料的连接,并在航空航天、造船、交通运输等部门获得大规模应用。鉴于FSW技术的优点,近年来国外研究者开始对高熔点材料的FSW技术开展研究,而我国目前基本上还未见有相关报导。高熔点材料FSW技术最为关键的部分是焊具设计,由于焊具寿命的原因,高熔点材料FSW技术尚处于研究阶段。本研究针对高熔点材料开展FSW焊具设计工作,采用硬质合金作为搅拌头材料,在结构上采用分体式设计。建立了搅拌摩擦焊过程中搅拌针的承载模型,在此基础上进行焊具设计并根据试验结果进行改进。工艺试验结果表明焊具设计对焊接过程很大影响,必须设计结构尺寸合适的焊具才能实现高熔点材料的连接。采用经过改进的锥状搅拌针焊具能成功实现T3紫铜合金的焊接,焊接2m后焊搅拌头基本没有出现磨损和变形。在氩气保护下能实现304不锈钢的焊接,但搅拌头长时间处于高温时会出现变形及严重磨损。本研究建立了FSW过程中热源有限元分析模型,使用商用有限元分析软件Marc对焊接过程中工件和搅拌头的温度进行了模拟。模拟结果表明铜合金焊接时温度相对较低,而304不锈钢和TC4钛合金焊接时搅拌头最高温度在1100oC以上。对于304不锈钢和TC4钛合金而言,为了保证焊接过程正常进行,必须采用强制冷却措施。