铝合金作为飞机、汽车、船只还有化工厂常用的材料，很轻又很坚固，抗腐蚀能力也不错。但是用它做薄壁结构时，T形接头就成了个大问题。以前大家主要用熔焊，虽然让材料熔合了，却容易有裂纹、气孔或者变形，越用热量多，问题就越严重。后来出现了一种新方法——搅拌摩擦焊（FSW），成功把铝合金从这个坑里给拉出来了。 FSW是靠一根旋转的针在材料里摩擦生热，再用轴肩挤压住它们。虽然这个方法没有熔焊那么多气孔和裂纹，但还是会留下一些难看的纹路，而且有时候会有“隧道”、筋板和壁板没粘住的地方，还有一条不太平整的接合线。 为了改善这个情况，研究人员开发出了静止轴肩搅拌摩擦焊（SSFSW）。他们把轴肩固定住不让它转，让热量集中在针尖上。这样做不仅减少了热量输入，还消除了飞边和那些烦人的纹路。为了让这个技术更好用，工程师设计了各种形状的轴肩。比如直角轴肩带点凸度的可以适应不同厚度的板材；还有45度角的V形设计帮助钻头顺利进去；甚至在前进侧开个小洞可以往里送焊丝填补深度不够的地方。 看看焊缝内部的变化，从外面的母材（BM）开始往里走，依次会遇到热影响区（HAZ）、热力影响区（TMAZ），最后到焊核区（WNZ）。WNZ里面都是细小的晶粒排列得很均匀；TMAZ有明显的变形痕迹；HAZ里的晶粒虽然变大了一点，但并没有完全重新结晶。这样低热输入的方式控制了硬度下降的幅度。 做了些实验对比发现：填丝的SSFSW接头比不填丝的更耐疲劳；还有一张表格显示，在1400转每分钟的时候，速度40毫米每分钟时拉伸强度变化不大；速度一定时提高转速虽然用的热量少了些却能让晶粒更细更强；特别是速度超过100毫米每分钟时晶粒不容易长大反而强度更高。 现在SSFSW已经能在8毫米厚的板子上做出没有缺陷的接头了。不过要想大规模用在飞机壁板、高铁车厢或者汽车平台上还需要进一步研究最佳工艺、弄清缺陷是怎么产生的、怎么评估性能以及怎么让机器全自动干活。随着机器变得更便宜、数据也更完善了，SSFSW肯定能给铝合金减重起到推动作用。