铜及铜合金具有良好的导电性、导热性、延展性和耐腐蚀性等特点,其微连接在航空、电子及能源技术等方面广泛应用。然而,由于被焊工件的软化温度高、材料物理性质不同、薄板焊缝区塑性金属减少带来的摩擦产热减少、薄板比表面积增大带来的传热速度快等原因,使得被焊工件局部加热到塑性状态较为困难,导致塑性金属的流动性不足,而带来焊缝不利于成形及接头性能不佳等问题。因此,研究焊缝各区域晶粒的演变过程及金属的流动行为机理就显得尤为重要。参考已有学者对微搅拌摩擦焊的研究,结合铜及铜合金超薄板材料的特性及工艺特点,选择并设计出适合于焊接的搅拌工具材料和形状。搅拌工具选用WC-Co硬质合金材料,由内凹3°轴肩和圆锥状搅拌针组成。在相同的焊接条件下,采用轴肩为6 mm、8 mm的搅拌工具实现了0.6 mm厚铜及铜合金超薄板的对接μFSW工艺。研究表明焊接热输入量对接头的表面成形和力学性能有明显影响,选用合适的搅拌工具和工艺参数可获得成形良好且性能优异的接头。对于H62黄铜的接头而言,轴肩为8 mm所获得的接头成形和抗拉强度比轴肩为6 mm的普遍较好,当转速12000 rpm、焊速240 mm/min时接头力学性能最佳,其抗拉强度可达到370 MPa（约母材的92.5%）,焊缝横截面的显微硬度呈“W”形,中心处硬度比母材高约19.5%,拉伸断裂于硬度值低的区域,断口形式均为韧性断裂;对于T2/H62的接头而言,轴肩为8 mm所获得的接头表面成形比轴肩为6 mm的普遍较好,但由于温度较高母材发生软化的现象较为严重,故采用轴肩为6 mm所获得的接头抗拉强度偏高,当转速12000 rpm、焊速280 mm/min时,接头的抗拉强度为紫铜的82.6%,由于材料属性不同以及金属交界处存在脆性相Cu₅Zn₈、AgZn₃和AgZn,使得硬度值呈现小幅度浮动。不管是同种材料还是异种材料的对接,接头平均抗拉强度都会随着焊速或转速的增加而先增加后减小。基于对搅拌工具及工艺参数的优化,选用轴肩为8 mm所获得的H62对接接头,深入研究不同工艺参数下接头的宏观形貌和各区域微观组织的演变规律,以及特定参数下焊缝处各区域晶粒形状和尺寸的变化;选用轴肩为6 mm所获得的T2/H62对接接头,分析焊缝金属流动行为与工艺参数的影响规律,有助于认识焊缝缺陷的形成、焊接过程中组织的演变及焊接参数的优化,为获得成形美观及性能优异的接头提供理论基础指导。与传统高转速超薄板接头有明显不同在于,接头经历了快速加热和冷却的过程,焊缝区的HAZ、TMAZ、NZ存在明显的界面,且NZ在横向和纵向上晶粒形状和尺寸均存在不均匀性。改变工艺参数对接头各微观区域的晶粒有显著影响。当转速较低或焊速较高时,焊接热输入较低,晶粒尺寸相对较小;反之,当热输入增大时,焊缝处温度上升速度快且高,塑性金属软化程度高,各区域的晶粒尺寸均会出现不同幅度的增大。研究异种材料超薄板焊接时焊缝金属的流动行为,由于工艺参数及金属流动速度的差异,焊缝处金属的流动出现明显的分界面。与常规厚板不同的是,薄板温度梯度小以及被搅拌、挤压作用强,当转速与焊速的比值n/v适当时,轴肩和搅拌针作用区附近的金属优先发生迁移和同心旋涡流动,焊缝后退侧金属（较软）向前进侧迁移量增多且有向上流动,前进侧热机影响区塑性材料没有发生过多的迁移,焊核区底部的金属搅拌、迁移更为充分。为了研究超薄板焊接时焊缝处温度及力的特征变化,选用轴肩为6 mm、8 mm的搅拌工具,对焊缝金属成形良好、流动最佳且性能优异的工艺参数下的温度、轴向力、横向力进行采集,对比分析焊接过程中温度及焊接力的变化规律。在相同的工艺参数,不同搅拌工具条件下,温度及焊接力的变化趋势大致相同,稳定的轴向力和横向力可提供焊接所需的热输入量。