搅拌摩擦焊焊缝是在摩擦热和搅拌指棒的强烈搅拌共同作用下形成的，焊缝金属组织与其他焊接方法的焊缝相比有很多特点。

搅拌摩擦焊焊缝的宏观断面经腐蚀后进行观察，其断面形状可分为两种：一种为圆柱状；另一种为熔核状（焊点）。大多数搅拌摩擦焊焊缝为圆柱状或其变形的绕杯状；而焊点状的断面多发生于高强度和轧制加工性不好的如7075A、5083铝合金的搅拌摩擦焊焊缝中。

图8-22 接头的宏观断面

a—熔核 b—热-机作用区 c—热影响区 d—母材

图8-22是接头的宏观断面，由图可以看出，焊接断面为一倒三角形，其中心区是由搅拌指棒产生的摩擦热和强烈搅拌作用下形成的，其上部是由摩擦搅拌头的肩部与母材表面的摩擦热而形成的。焊缝没有增高，通常与母材表面平齐或稍微有些凹陷。

图8-23所示是搅拌摩擦焊焊接接头的组成，它是根据焊接接头金相组织的观察而划分的。搅拌摩擦焊焊接接头依据金相组织的不同分为四个区域（见图8-23）：A区为母材，B区为热影响区，C区为塑性变形和局部再结晶区，D区即焊缝中心区，为完全再结晶区。

图8-23 搅拌摩擦焊焊接接头组成(www.daowen.com)

根据对搅拌摩擦焊焊缝金相组织的观察，在C区可以看到部分晶粒发生了明显的塑性变形和部分再结晶。D区是一个晶粒非常细小的焊核区域。此区域的焊缝金属经历了完全再结晶的过程。通过观察5005铝合金搅拌摩擦焊焊缝金相组织，在焊缝中心区发现了等轴结晶组织，如图8-24所示。但是晶粒细化不明显，晶粒大小多在20～30μm。这是由于热输入过大产生过热而造成的。

图8-25是搅拌摩擦焊焊缝微观组织照片。它是2024铝合金和AC4C铸铝的异种金属搅拌摩擦焊接头。由于圆柱状焊缝金属的塑性流动，出现环状组织，称为洋葱状环状组织。这种洋葱状环状组织是搅拌摩擦焊焊接接头特有的组织。

图8-24 搅拌摩擦焊焊缝中心的等轴结晶（5005铝合金板厚6mm）

图8-25 搅拌摩擦焊焊缝微观断面

对于搅拌摩擦焊来说，由于对焊缝给予摩擦热加之旋转搅拌，产生强烈的塑性流动，其焊缝为非熔化状态，所以归类为固相焊接。但Bjorneklett等研究发现，在搅拌头的肩部正下方温度高，对于7030铝合金搅拌摩擦焊来说，焊缝为固液共存状态。由于搅拌头肩部正下方焊缝金属的温升为330℃/s，造成局部熔化现象也是可能的。