本文利用铜粉作示踪材料对6061铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊接流场试验,对比试验前后铜粉的位置及特征分布,研究双轴肩搅拌摩擦焊过程的流场规律及焊接参数对流场特征的影响,结合试验结果提出了焊接过程塑性材料在试板水平方向和厚度方向的运动模型,并且采用FLUENT软件对双轴肩搅拌摩擦流场进行了模拟仿真。流场试验表明,水平方向,在焊缝的前进侧,塑性材料流动呈现4个不同的阶段性特征,大部分区域材料向逆向焊接方向迁移,只有热机影响区材料向焊接方向移动;在焊缝的后退侧,塑性材料都朝逆向焊接方向移动,但在焊核区的材料发生了一个二次往焊接方向迁移过程。厚度方向,焊缝厚度中心材料在搅拌针螺纹线的作用下向外运动;搅拌针直径范围内的材料(无论是前进侧还是后退侧)都有沿着螺纹自上下表面向焊缝中心运动的趋势,在前进侧上材料向焊缝厚度中心流动的趋势加剧,而在后退侧上材料既有向焊缝厚度中心流动的趋势,又有向焊缝上下表面运动的趋势。塑性材料的运动模型表明,示踪材料在搅拌头上与搅拌头接触时间越长,在旋转摩擦力下运动的位移越长,在搅拌头作用下获得的能量也就越高,当脱离搅拌头后,示踪材料运动的位移越大。焊接参数的改变会使材料呈现不同的流动特征,但是并不会影响塑性材料总的流动规律。焊接速度和旋转速度的比值的减少有利于塑性材料的流动,从而材料在水平方向和厚度方向的混合都会加剧,发生变形的示踪材料长度随着焊接速度和旋转速度比值的减少而增大,但是焊接速度对示踪材料沿逆向焊接方向移动的最大距离几乎没有影响。模拟结果表明,塑性材料流动速度在搅拌针边界最高,轴肩直径范围内次之。在焊接过程中,随着材料的旋转前移,轴肩范围内搅拌针之后的金属要比搅拌针前方的金属流动更容易,材料在搅拌头附近的速度场以焊缝厚度中心水平面上下对称。焊接速度相同而增大旋转速度时,参与旋转的材料增多;旋转速度相同而增大焊接速度时,参与旋转的材料减少。