英文原题：Wire-feeding friction stir welding for large gap width tolerances
通讯作者：黄永宪、孟祥晨、谢聿铭，哈尔滨工业大学
作者：Wenjiang Dong（董汶江），Xiangchen Meng（孟祥晨，研究员），Yuming Xie（谢聿铭，副教授），Xinmeng Zhang（张欣盟），Zeyu Zhang（张泽宇），Xiuwen Sun（孙秀文），Ruitao Guo（郭瑞涛），Huijia Tian（田慧佳），Yongxian Huang（黄永宪，教授）
正文：
在实际大型及复杂结构焊缝的搅拌摩擦焊接生产中，由于接头结构形式和板材加工精度问题，焊缝容易产生较大的间隙，这对接头的成形和性能极为不利。研究人员采用预置粉末、焊丝或者补偿条的形式作为填充材料对大间隙下的工件进行焊接。然而，当焊接速度过快时，这些填充材料很容易飞出间隙从而形成缺陷。
针对上述需求及策略，哈尔滨工业大学黄永宪教授团队提出了搅拌摩擦填丝焊新技术（Wire-feeding friction stir welding，图1），基于传统搅拌摩擦焊接方法，填充材料旁轴送料，将搅拌摩擦焊与填料过程同时进行，实现大尺寸间隙下搅拌摩擦填丝焊。提高了搅拌摩擦焊对接头间隙的容忍性，消除了焊缝减薄问题，提高了接头承载能力。该方法提高了搅拌摩擦焊对工况条件的适应性，适用于高铁、船舶和飞机上大型及复杂结构焊缝，研究内容有望为工程实际应用提供理论依据和技术支撑。
如图2所示，搅拌摩擦填丝焊后接头形貌光滑，表面无沟槽，背部成形良好。搅拌针驱动塑化材料流动并填充空隙。填充材料与板材实现了高质量的冶金焊接。焊缝未发现孔洞和隧道缺陷。同时，由于填充材料的加入，消除了接头变薄的现象，增强接头承载能力。
图3统计了填充材料及焊核区材料的晶粒分布及尺寸大小。填充材料与焊核区材料均经历了大塑性变形，发生动态再结晶，形成细小的等轴晶。填充材料与焊核区界面处、填充材料区及焊核区平均晶粒尺寸分别为4.83±0.31 μm, 5.13±0.24 μm 和5.51±0.34 μm。填充材料晶粒取向一致性较高，内部仍然保留了相对较高的位错密度。
如图4所示，在600 mm/min下，接头的极限抗拉强度达到253.4±1.3 MPa，为母材的77%，与常规搅拌摩擦焊接接头力学性能基本吻合。不同焊接速度下接头抗拉强度变化不大，表明该方法提供了较宽的焊接工艺窗口。所有接头均在热影响区发生断裂。当弯曲角度达到150°时，正弯和背弯均未出现裂纹。
相关论文发表在Science and Technology of Welding and Joining上，哈尔滨工业大学博士研究生董汶江为文章第一作者，黄永宪 教授、孟祥晨 研究员、谢聿铭 副教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目（52175301, 52205350, 52305345）的资助。