搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,以下简称FSW)是由英国焊接研究所发明的一种新型固相连接技术,研究其连接机理,对新工艺的推广应用具有重要的理论意义和实际价值.镁合金在传统焊接过程中易产生气孔、裂纹、夹渣、飞溅等缺陷.采用FSW技术焊接镁合金,不但可以扩充FSW工艺对被焊材料的适应性,而且通过镁合金的FSW,加快对新焊接方法机理的认识,促进镁合金和FSW技术的工业化应用进程.采用FSW技术焊接2.5mm、5mm厚AZ31镁合金,得到成形良好、变形小的接头.2.5mm厚AZ31镁合金焊后状态(未经过任何焊后处理),其最高接头抗拉强度可达母材的93％.最佳焊接参数为,焊接速度95mm/min,旋转速度1180r/min.5mm厚AZ31镁合金,焊后将接头上、下表面打磨几百微米,处理后的接头强度几乎与母材相等.建立了基于摩擦和塑性变形产热的FSW过程热输入数学模型.分析了不同形状搅拌头对摩擦产热的影响,计算结果表明搅拌针的产热可以占搅拌头产热总量的10％~20％,其产热作用不可忽略.对AZ31镁合金FSW接头进行微观组织分析表明,接头横截面存在几个典型分区:焊核区、冠状区、热机械影响区及热影响区,焊核区域晶粒等轴细小.分别采用待焊表面刷铜层法和微观组织法研究了AZ31镁合金FSW塑性流-Ⅰ-体流动行为.焊接压力不足或焊接速度过高,易造成塑性流体填充不充分形成孔洞.基于试验结果分析,建立了FSW焊缝孔洞填充过程数学模型,焊接压力、焊接速度、旋转速度三者相互依赖,对每一种被焊材料,对应一个特定的值,可以约束三个参数的选择.