基于攪拌摩擦焊接固有模式的創(chuàng)新性技術(shù)

黃永憲，馬瀟天，王麗娟，孟祥晨，萬 龍

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)先進(jìn)焊接與連接國家重點實驗室，黑龍江哈爾濱150001；2.大連船舶重工集團裝備制造有限公司，遼寧 大連 116000）

攪拌摩擦焊（Friction Stir Welding，F(xiàn)SW）作為一種新型固相連接技術(shù)[1]，利用高速旋轉(zhuǎn)的焊具與被焊工件的摩擦，使焊具周圍材料發(fā)生劇烈塑性變形，并通過焊具旋轉(zhuǎn)擠壓使塑性材料流動到焊具后側(cè)，形成致密焊縫[2]。FSW 具有無污染、熱輸入低和焊接變形小等優(yōu)點[3-4]。隨著FSW 研究和應(yīng)用的深入，其固有模式帶來的焊接問題引起了廣泛關(guān)注。例如，F(xiàn)SW 過程無需填充材料，雖可保持接頭成分一致性，但需要攪拌針高速旋轉(zhuǎn)并壓入被焊件摩擦和形變產(chǎn)熱，同時軸肩維持一定的下壓量保證摩擦產(chǎn)熱和焊縫強化，焊縫材料勢必外溢，即產(chǎn)生飛邊缺陷，致使承載厚度減薄。當(dāng)2.0 mm 厚度的結(jié)構(gòu)焊縫減薄0.1 mm 時，其承載能力至少降低5.0%，難以滿足大承載高可靠結(jié)構(gòu)設(shè)計。FSW 被稱為無缺陷、高質(zhì)量、高效率的焊接方法，焊具（即攪拌頭）一般為非消耗結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)束后攪拌針拔起，焊縫末端無塑性材料填充，形成匙孔缺陷，降低結(jié)構(gòu)服役性能。目前，實現(xiàn)匙孔或者焊縫缺陷的準(zhǔn)等強修復(fù)仍屬于技術(shù)瓶頸范疇[5]。FSW 為固相焊接，熱源來自焊具與工件之間的摩擦，為保證其相對運動，待焊工件需剛性固定，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接，如高鐵車體鋁合金中空型材、大型筒體或管狀密封等結(jié)構(gòu)空間限制較大，其背部剛性支撐施工困難。

此外，在滿足同種材料高可靠焊接的同時，異種材料（異種金屬及金屬/聚合物）的連接同樣受到了廣泛關(guān)注[6-9]。異種材料的焊接結(jié)構(gòu)不僅可發(fā)揮各自的性能優(yōu)點，滿足工作環(huán)境的使用要求，而且可以提高材料利用率，節(jié)約能源，降低成本。隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的大力實施，鋁/鋼異種金屬及聚合物/鋁異種材料之間的連接有效實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，在航空航天及汽車等運載交通領(lǐng)域具有較廣的應(yīng)用前景。異種材料之間物理和化學(xué)性質(zhì)差異大，F(xiàn)SW 過程中存在攪拌頭磨損嚴(yán)重、焊縫成形差及連接強度低等問題，需要進(jìn)一步提高焊具壽命、接頭可靠性及高強度系數(shù)性能設(shè)計。

本文按照FSW 固有模式的特點，從焊縫成形、匙孔及缺陷修復(fù)及背部支撐三個方面對FSW 創(chuàng)新性技術(shù)的開發(fā)進(jìn)行了總結(jié)，并針對異種材料焊接中抑制焊具磨損及高可靠連接等新技術(shù)的特點及研究進(jìn)行了闡釋。

1 FSW 固有問題

FSW 的熱源來自焊具/工件之間的摩擦，為保證焊具與工件之間產(chǎn)生足夠的摩擦熱及焊縫處材料的流動，焊具需要一定的壓入深度。同時，工件背部需提供剛性支撐，抵消焊具的下壓力，防止工件變形。而且，焊接結(jié)束后焊具需回抽撤離工件。由于FSW 過程中的限制要求，其固有問題主要包括焊縫表面成形、匙孔缺陷及背部支撐三個方面。針對這三個方面的問題，對近年來FSW 創(chuàng)新性技術(shù)的特點及研究應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1.1 焊縫表面成形

軸肩壓入構(gòu)件表面并旋轉(zhuǎn)，帶動塑性材料從其邊部溢出焊縫，形成飛邊缺陷，飛邊對焊接過程的穩(wěn)定性、表面成形及焊縫厚度的影響較為嚴(yán)重?？刂坪缚p飛邊及減薄的新技術(shù)包括輔助碾壓、靜止軸肩及軸肩零壓入量。Y.X.Huang 等[10-11]提出一種隨焊碾壓攪拌摩擦焊接新方法（In Situ Rolling Friction Stir Welding，IRFSW），焊接過程中通過滾球?qū)缚p進(jìn)行碾壓，把溢出軸肩的塑性材料重新碾壓到焊縫中，實現(xiàn)焊縫表面成形控制。相比傳統(tǒng)FSW，該技術(shù)有效避免了焊縫飛邊缺陷，表面形成平整光滑的焊縫，且焊縫表面殘余拉應(yīng)力顯著降低，部分區(qū)域產(chǎn)生表面殘余壓應(yīng)力，縱向變形降低了34.4%，接頭軟化區(qū)顯微硬度提高了20.0%，如圖1 所示。在碾壓的作用下，基體表面形成梯度微結(jié)構(gòu)，降低表面摩擦系數(shù)，提高了材料耐磨性能。

為防止塑性材料在軸肩旋轉(zhuǎn)帶動下溢出焊縫，H.J.Liu 等[12-13]提出了非旋轉(zhuǎn)軸肩式攪拌摩擦焊方法（Non - Rotational Shoulder Assisted Friction Stir Welding，NRSA-FSW），該焊具的設(shè)計包括攪拌針、靜止軸肩和夾持柄。對2219-T6 鋁合金進(jìn)行NRSAFSW 時，在較寬焊速范圍（50～300 mm/min）均獲得無缺陷接頭。焊接過程中僅攪拌針旋轉(zhuǎn)，靜止軸肩未發(fā)生旋轉(zhuǎn)，僅在焊縫表面發(fā)生滑動，防止塑性材料溢出，消除了焊縫飛邊缺陷并改善了焊縫減薄現(xiàn)象，獲得了外觀成形良好的焊縫。由于軸肩未轉(zhuǎn)動，摩擦產(chǎn)熱減少，攪拌作用減弱，使熱力影響區(qū)變窄，如圖2 所示。此外，NRSA-FSW 亦有助于改善焊接接頭微觀結(jié)構(gòu)的不對稱性和不均勻性以及顯微硬度分布。S.D.Ji 等[14]也證明了靜止軸肩可使焊縫表面光滑，飛邊較少，且消除焊縫弧形紋。接頭斷裂位置位于熱力影響區(qū)，斷裂形態(tài)為典型的韌性斷裂。當(dāng)焊接速度為400 mm/min 時，接頭的最大抗拉強度達(dá)到母材的82.0%。

導(dǎo)致焊縫飛邊及焊縫減薄的直接原因為軸肩壓入構(gòu)件表面，M.Guan 等[15]針對軸肩壓入量開發(fā)了一種無減薄攪拌摩擦焊技術(shù)（Non-Weld-Thinning Friction Stir Welding，NWT-FSWed）。該技術(shù)提出“一次焊接，二次成形”的概念，焊具采用內(nèi)外兩軸肩設(shè)計，焊接過程中內(nèi)側(cè)小軸肩壓入構(gòu)件表面，完成對焊縫的鍛壓成形，而外側(cè)大軸肩采用零壓入量，把內(nèi)側(cè)小軸肩擠出的塑性材料重新碾壓，回填至焊縫中，實現(xiàn)焊縫第二次成形，如圖3 所示。通過研究AA6082-T4 鋁合金的NWT-FSWed，獲得了表面光滑、無飛邊缺陷的接頭，且避免了焊縫減薄，其接頭抗拉強度達(dá)到母材的91.0%。該技術(shù)從根本上抑制了焊縫飛邊及焊縫減薄，實現(xiàn)了高效率、高質(zhì)量的近等強焊接。

1.2 焊縫及缺陷匙孔

傳統(tǒng)FSW 技術(shù)在焊接結(jié)束后會留下匙孔，減少接頭有效連接面積，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且抗腐蝕能力較弱。對于整個接頭，匙孔的存在會形成“木桶效應(yīng)”，降低整體接頭的服役性能。針對攪拌摩擦點焊技術(shù)，通過焊具設(shè)計可實現(xiàn)無匙孔焊接。Y.Q.Zhao 等[16]采用回填式攪拌摩擦點焊（Refill Friction Stir Spot Welding，RFSSW）連接了 7B04-T74 鋁合金。RFSSW 焊具主要包括攪拌針、套筒和夾緊環(huán)，焊接過程中套筒下壓而攪拌針上移，形成一個儲存塑性材料的空間，然后套筒上移而攪拌針下移，把儲存的塑性材料回填至匙孔中，如圖4所示。

該技術(shù)成功獲得了無匙孔的點焊接頭，隨套筒下壓深度增加，接頭拉剪載荷先增大后減小，當(dāng)套筒插入深度為3 mm 時，其破壞為拉伸-剪切混合斷裂模式，提高了接頭強度，拉剪載荷達(dá)到最大（11 921 N）。但是，當(dāng)套筒下壓深度超過2 mm 時，部分塑性材料被擠到夾緊環(huán)和套筒之間的間隙中，造成材料損失，焊縫表面產(chǎn)生環(huán)形槽缺陷，焊接結(jié)束時通過保留0.2 mm 的焊具壓入量可消除環(huán)形槽缺陷。針對焊后已產(chǎn)生的匙孔及局部缺陷的修復(fù)，需要引入額外的填充材料。M.Reimann 等[17]采用RFSSW 對 6 mm 厚 7075-T651 鋁合金通孔進(jìn)行修復(fù)，通孔中預(yù)置填充棒，經(jīng)過RFSSW 技術(shù)處理，獲得無缺陷高質(zhì)量修復(fù)接頭。

黃永憲等[18]開發(fā)了填充式攪拌摩擦焊接技術(shù)（Filling Friction Stir Welding，F(xiàn)FSW），填充修復(fù)過程如圖5 所示。耗材棒高速旋轉(zhuǎn)壓入匙孔，與匙孔摩擦產(chǎn)熱發(fā)生塑性變形和流動，軸肩下壓至基體表面保持旋轉(zhuǎn)，使附近材料發(fā)生塑性變形和流動，提起焊具實現(xiàn)匙孔的固相填充補焊。當(dāng)采用同質(zhì)材料耗材棒對2219-T6 鋁合金進(jìn)行匙孔修復(fù)時，補焊接頭的抗拉強度和伸長率均達(dá)到原始優(yōu)質(zhì)焊縫的95.0%，斷裂位置位于前進(jìn)側(cè)熱影響區(qū)，補焊界面結(jié)合緊密，無明顯裂紋。B.Han 等[19]采用 7075-T6 鋁合金耗材棒對2219-T6 鋁合金進(jìn)行匙孔修復(fù)，修復(fù)接頭的抗拉強度和伸長率分別達(dá)到原始焊縫的96.0%和99.0%。FFSW 基于摩擦形變產(chǎn)熱塑性材料固相填充，實現(xiàn)了缺陷準(zhǔn)等強修復(fù)，有效提高了接頭服役壽命。

1.3 背部支撐

針對中空及密封結(jié)構(gòu)、裝配內(nèi)部支撐墊板工藝復(fù)雜，增加了制造成本和焊接難度，且由于焊具缺乏穿透性易產(chǎn)生根部未焊合缺陷，為拓寬FSW 的工況性，在焊具設(shè)計上采用自組裝上下雙軸肩，為焊縫成形提供背部支撐力。H.J.Liu 等[20]利用自反應(yīng)攪拌摩擦焊（Self-Reacting Friction Stir Welding，SRFSW）連接了6061-T6 鋁合金。該焊具由上軸肩、攪拌針和下軸肩組成，兩軸肩之間的作用力起到鍛壓焊縫的作用，無需底部支撐板，且可通過旋轉(zhuǎn)下軸肩調(diào)節(jié)兩軸肩之間的距離以適應(yīng)不同板厚的焊接，如圖6 所示。該技術(shù)在較低的焊速下可獲得無缺陷接頭，由于板材的上下表面均會產(chǎn)生摩擦及變形，焊核區(qū)呈沙漏形，最大抗拉強度為母材的69.0%，斷裂處位于前進(jìn)側(cè)的熱影響區(qū)。

SRFSW 焊具的下軸肩較大，焊接時需要預(yù)鉆導(dǎo)孔，增大了焊接復(fù)雜性。Y.X.Huang 等[21-23]提出自支撐攪拌摩擦焊接方法（Self-Support Friction Stir Welding，SSFSW），其焊具由上凹軸肩、下凸軸肩和錐形攪拌針組成，焊接示意圖如圖7 所示。與傳統(tǒng)的FSW 相比，該技術(shù)無需墊板，且消除了焊縫根部未焊透缺陷。焊縫上下側(cè)表面光滑無缺陷，抗拉強度達(dá)到母材的69.0%，試件受拉破壞呈現(xiàn)韌性斷裂模式。該技術(shù)下軸肩直徑較上軸肩小，焊接過程中可直接將焊具壓入工件中，無需預(yù)鉆導(dǎo)孔，提高了焊接效率。SRFSW 與SSFSW 技術(shù)雖克服了焊接支撐問題，實現(xiàn)了中空及密封結(jié)構(gòu)的高效焊接，但其獲得的接頭強度普遍較低，抗拉強度較傳統(tǒng)FSW 接頭低7.0%～20.0%[24]。因此，進(jìn)一步提升無支撐FSW 技術(shù)的接頭強度為該技術(shù)目前需要突破的研究方向。

2 異種材料高質(zhì)量焊接技術(shù)

相比同種材料的FSW，異種材料FSW 影響因素較多，其高質(zhì)量焊接更具挑戰(zhàn)性。由于不同材料之間屬性差異大，其焊接過程中存在諸多問題。例如，材料硬度不同，焊具受力及產(chǎn)熱不均勻；熱導(dǎo)率不同，熱量傳輸分配不均勻；熔點差異大，材料軟化不同步；熱膨脹系數(shù)不同，界面殘余應(yīng)力大等，這些問題嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。因此，對異種金屬及金屬/聚合物FSW 中存在的問題及解決技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

2.1 異種金屬攪拌摩擦焊接

異種金屬FSW 的難點在于軟/硬材料的高質(zhì)量FSW，由于材料的熔點及硬度差異大，F(xiàn)SW 過程中易發(fā)生焊具磨損，焊具磨損不僅影響其使用壽命，還易增大焊接過程不穩(wěn)定性，難以保證接頭質(zhì)量。解決焊具磨損的方案一般可分為兩類，一是設(shè)計幾何形狀復(fù)雜的焊具，增強塑性材料的流動并降低攪拌力；二是結(jié)合輔助工藝，改善材料軟化程度。Y.X.Huang 等[25-26]開發(fā)了強形變誘導(dǎo)FSW，攪拌針采用軸向三缺口設(shè)計，為界面塑性材料提供強形變作用，賦予動-靜相結(jié)合流動模式；攪拌針端部膨大設(shè)計，增大界面有效承載面積；端部設(shè)計內(nèi)凹工作面，使底部塑性材料向心流動，抑制根部弱連接和未焊透等缺陷，如圖8 所示。該技術(shù)不僅有效避免了攪拌針的磨損，還消除了傳統(tǒng)搭接接頭的勾狀和冷搭接缺陷，鋁/鋼接頭拉剪載荷達(dá)到鋁合金基體的85%，斷裂發(fā)生在鋁合金的焊核區(qū)而非鋁/鋼界面處，實現(xiàn)了鋁/鋼異種金屬的高可靠連接。J.T.Xiong 等[27]設(shè)計了銑刀式攪拌針，焊接過程中攪拌針具有良好的耐磨性，其接頭界面處生成薄的金屬間化合物層并形成微型互鎖結(jié)構(gòu)，接頭的最高剪切強度高于鋁母材。

解決焊具磨損的另一方案為引入各種類型的輔助工藝，熱輔助工藝可實現(xiàn)焊前預(yù)熱金屬，促進(jìn)其軟化，減小攪拌頭的磨損。熱源輔助工藝包括電熱輔助、激光輔助和電弧輔助。X.Liu 等[28]通過電熱輔助FSW 實現(xiàn)了鋁/鋼的有效連接，該技術(shù)在FSW 過程中施加局部電流場，利用高密度電流誘導(dǎo)材料塑性變形使其軟化，減小焊接阻力，可有效減緩攪拌頭磨損。此外，施加電流可加速原子擴散并降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，影響界面層的形成和生長，鋁鋼界面處觀察到薄的金屬間化合物層以及微型互鎖結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了接頭強度，如圖9 所示。激光輔助FSW[29]和電弧輔助FSW[30]則是在焊具前方的鋼表面施加高強度點狀激光束或電弧，通過對鋼板進(jìn)行預(yù)熱降低鋼的強度和硬度，減輕攪拌頭磨損，同時改善材料的流動性和混合性，增強接頭強度。

通過在摩擦界面引入涂層可有效避免焊具的磨損，Y.X.Huang 等[31]采用摩擦堆焊輔助攪拌摩擦焊技術(shù)（Friction Surfacing Assisted Hybrid Friction Stir Welding，F(xiàn)S-HFSW）實現(xiàn)了鋁/鈦可靠連接，焊前在TC4 鈦合金板材表面旋轉(zhuǎn)擠壓鋁合金棒材，使TC4 鈦合金表面堆焊0.2 mm 厚鋁合金涂層，作為2A12 鋁合金/TC4 鈦合金FSW 過程的輔助手段，焊接過程控制攪拌針尖端扎入鋁合金堆焊層而不接觸鈦合金表面，如圖10 所示。該技術(shù)成功避免了焊具磨損，且鋁合金堆焊層與鈦合金基體界面處發(fā)生冶金反應(yīng)產(chǎn)生納米級TiAl3金屬間化合物以及復(fù)雜機械互鎖結(jié)構(gòu)，冶金連接及機械連接的協(xié)同作用提高了接頭性能，抗拉強度達(dá)到鋁合金基材的85.3%。G.F.Zhang等[32]在鋁/鋼界面引入釬料中間層，采用無攪拌針焊具摩擦上層鋁合金，由于低熔點釬料的冶金反應(yīng)實現(xiàn)了界面的連接，成功解決了焊具磨損問題。

異種金屬FSW 另一關(guān)鍵技術(shù)在于接頭連接強度的提升，界面處原子擴散促進(jìn)其發(fā)生冶金連接，而過多硬脆金屬間化合物易于裂紋的萌生，惡化接頭性能，界面處產(chǎn)生的微型互鎖結(jié)構(gòu)為界面提供了機械結(jié)合力，提高接頭強度[28]。為進(jìn)一步有效結(jié)合冶金連接與機械連接作用，Y.X.Huang等[33-34]提出了自鉚接攪拌摩擦焊技術(shù)（Self-Riveting Friction Stir Lap Welding，SRFSLW），該技術(shù)焊前在底板上預(yù)鉆一排通孔，通孔直徑小于攪拌針直徑，焊接時上板熱塑性材料在焊具的擠壓下填充到底板的預(yù)制孔中，形成鉚接結(jié)構(gòu)，攪拌針略微接觸到鋼表面，使界面處形成冶金連接，如圖11 所示。在鋁/鋼異種金屬的SRFSLW 中，接頭表面光滑，預(yù)制孔均被鋁合金填充，與無預(yù)制孔接頭相比，其接頭強度提高了23.0%，伸長率提高了85.0%。斷裂時鋁/鋼界面和形成的鋁鉚釘處均發(fā)生失效，表明該技術(shù)有效實現(xiàn)了接頭機械連接與冶金連接的協(xié)同作用。

2.2 金屬/聚合物攪拌摩擦焊接

由于聚合物熔點較低，焊接過程中因熔化而溢出焊縫，產(chǎn)生焊縫飛邊及焊縫表面粗糙等缺陷，材料的過多溢出會使焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔缺陷，嚴(yán)重降低接頭力學(xué)性能。為控制焊縫表面成形及提升接頭力學(xué)性能，Y.X.Huang 等[35]采用靜止軸肩和三銑平面錐形螺紋攪拌針相結(jié)合的技術(shù)，靜止軸肩可防止因軸肩區(qū)材料溫度過高而發(fā)生嚴(yán)重軟化，三銑平面錐形螺紋攪拌針可提高材料流動及混合能力。在對碳纖維增強聚醚醚酮/鋁合金連接研究中，該工藝消除了聚合物側(cè)弱連接缺陷，避免了塑性材料溢出，提升了接頭表面完整性。同時，攪拌針劇烈的攪拌作用使鋁合金與聚合物界面處形成較大的鋁錨結(jié)構(gòu)，提高接頭機械互鎖能力，且搭接界面處生成反應(yīng)層，增強了接頭連接性能，如圖12所示。W.Ratanathavorn 等[36]也指出鋁錨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的機械互鎖有效改善了金屬/聚合物接頭的拉剪性能。

熱堆疊工藝通過誘導(dǎo)金屬或聚合物發(fā)生變形，形成可靠的機械連接，而利用摩擦加熱的熱堆疊方法具有連接強度高、操作簡單及無污染等特點。A.B.Abibe 等[37]提出了摩擦注射鉚接技術(shù)（Friction-Based Injection Clinching Joining，F(xiàn)-ICJ），將帶有表面凸出圓柱的聚合物裝配到具有預(yù)制孔的金屬板的下端，攪拌針旋轉(zhuǎn)并下扎入聚合物圓柱內(nèi)部，直至軸肩與金屬板材接觸，停止下壓并保持旋轉(zhuǎn)一定時間，焊具回抽，完成整個焊接過程。在摩擦熱和軸向壓力條件下，聚合物軟化變形并填充金屬預(yù)制孔，通過機械連接方式緊密連接，如圖13所示。F-ICJ 接頭的極限拉剪載荷約為1 419 N，且由于聚合物鉚釘為空心結(jié)構(gòu)，提升了強度質(zhì)量比。但是，在攪拌針的剪切作用下，聚合物鉚釘內(nèi)部形成熱力影響區(qū)，且易產(chǎn)生孔隙等缺陷，降低接頭強度。

聚合物表面凸出的圓柱結(jié)構(gòu)加工復(fù)雜，增加了焊接成本及焊接時間。Y.X.Huang 等[38]開發(fā)了攪拌摩擦鉚焊技術(shù)（Friction Filling Staking Joining，F(xiàn)FSJ），上側(cè)金屬預(yù)制通孔，填充塞隨焊具轉(zhuǎn)動、插入預(yù)制孔，填充塞與金屬和聚合物摩擦發(fā)生塑性變形并填充金屬預(yù)制孔，縮回焊具待聚合物冷卻后形成復(fù)合接頭，如圖14 所示。鋁合金預(yù)制孔完全由塑化再凝固的填充塞所填充，鋁合金與聚合物板材界面及其附近區(qū)域分布著已固化聚合物，實現(xiàn)了機械連接和膠接的有效結(jié)合，接頭性能較常規(guī)模式有較大提升。此外，該工藝具有裝配精度高、效率高及工藝簡單等優(yōu)點。

3 結(jié)束語

FSW 作為一種綠色焊接技術(shù)，具有熱輸入低、接頭質(zhì)量高及變形和殘余應(yīng)力小等優(yōu)點，在金屬及復(fù)合結(jié)構(gòu)的連接上優(yōu)勢巨大。然而，F(xiàn)SW 過程中焊縫減薄、匙孔缺陷和背部支撐等固有問題制約著其發(fā)展應(yīng)用。通過隨焊碾壓、靜止軸肩和無減薄攪拌摩擦焊等技術(shù)的開發(fā)顯著改善了焊縫飛邊及減薄等成形問題，提高了接頭承載性能；RFSSW 和FFSW 為無匙孔焊接及焊縫缺陷修復(fù)提供了技術(shù)支撐；焊具上下雙軸肩的設(shè)計解決了背部支撐問題，提高了焊縫背部成形質(zhì)量。

異種材料（異種金屬及金屬/聚合物）的高可靠連接是實現(xiàn)輕量化、低成本及節(jié)能減排的重要途徑，強形變焊具設(shè)計及輔助工藝的結(jié)合可減小焊具磨損和控制焊縫成形，實現(xiàn)了高可靠和高質(zhì)量的異種材料焊接。通過多種連接模式（冶金連接和機械連接）的有效結(jié)合，顯著提高了異種材料接頭可靠性及承載能力。為了進(jìn)一步推廣相關(guān)技術(shù)工業(yè)應(yīng)用，針對焊縫耐久性能、服役壽命仍需系統(tǒng)研究。同時，探索一種基于攪拌摩擦焊固相焊接的高承載耐蝕抗疲勞焊接方法，延長關(guān)鍵重要結(jié)構(gòu)使役壽命，并明晰其基本科學(xué)問題勢在必行。