在搅拌摩擦焊中,搅拌头的外形对材料流有很大的影响,特别是对具有不同屈服强度的异质材料。在铝和铜的异质焊接过程中,材料流行为复杂难懂,因此揭示流变行为和力学性能相当重要。选择了3种不同外形的搅拌头:螺纹搅拌头(WPP)、平锥形搅拌头(PTP)、锥针形搅拌头(TTP),研究搅拌头的外形对材料显微结构、显微硬度和拉伸性能的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射和EDS表征材料的显微组织。在这3种不同外形的搅拌头中,PTP搅拌头能产生无缺陷搅拌区,并得到力学性能良好的接头,其屈服强度为101 MPa,拉伸强度为106 MPa,焊接效率为68%。然而,对于所有的不同外形的搅拌头,其显微硬度曲线大致相同,但都遵循波动趋势,这归因于铜颗粒的不均匀分布。优良的接头性能归因于无缺陷搅拌区的形成和弥散强化。