搅拌摩擦焊(friction stir welding，简称FSW)是一种基于摩擦焊的固相连接技术，由于其焊接特点的独特性及优越性，这种新型连接技术自问世以来，就受到焊接界的广泛关注。目前搅拌摩擦焊接研究主要集中在焊缝微观组织及力学性能上，对于搅拌摩擦焊接过程，尤其是焊缝金属的塑性流动机理研究尚处于探索阶段。搅拌摩擦焊接过程中塑性金属经历大的塑性变形，焊接过程金属流动复杂，且无法直接观察。实验方法虽然可以宏观分析塑性金属的流动但对于搅拌摩擦焊焊缝金属流动机理研究尚处于探索阶段。随着计算机技术的发展，运用解析和数学建模的方法来分析研究焊接过程中材料的流动已成为一种重要的研究手段。本文以连续固体力学理论为依据，以商用有限元软件DEFORM-3D为平台建立搅拌摩擦焊接过程的塑性金属流动模型。并且在模型模拟过程中设定不同的焊接工艺参数，模拟分析焊接过程中焊缝金属流动以及金属流动与焊接工艺参数之间的关系。并且根据相应的实验来验证模型模拟结果的准确性。为了研究搅拌摩擦焊接过程中焊缝塑性金属的流动，分别设计以下实验来分析搅拌摩擦焊接时金属实际流动情况：(1)通过LY12及LF21两种铝合金对焊实验来分析确定焊缝不同截面处金属的流动以及焊接工艺参数对焊缝塑性金属流动的影响。(2)LF21铝合金中嵌入标示材料铜箔，在搅拌摩擦焊接之后观察所填铜箔在接头中的分布从而分析焊缝金属的宏观流动情况。模型模拟结果与实际结果比较分析得出结论：在搅拌摩擦焊接过程中在不同的焊速、转速下焊缝所得到的焊接热输入不同，焊缝金属的塑性程度不同因而得到不同状态的金属流动性。通过建立铝合金搅拌摩擦焊塑性金属三维模型，可以从理论上分析搅拌摩擦焊焊缝成形的实质，分析孔洞和焊缝成形不良等焊接缺陷的产生。有利于更好的理解焊接过程中金属流动与焊接工艺参数、焊缝质量的影响情况，对于确定焊接参数、优化焊接工艺、控制焊接接头组织和性能有重要的实用价值。