日本东北大学和日立制作所于2013年4月2日宣布，开发出了可对碳钢等铁合金、钛合金、锆合金等高熔点金属实施摩擦搅拌焊接（FSW）的钴合金制FSW搅拌头。并且，日本东北大学、日立制作所及日立金属精密仪器还共同确立了利用脱蜡法来量产该FSW搅拌头的技术。日立金属精密仪器公司将于2013年秋季开始销售这款FSW搅拌头。

图1 此次实现实用化的钴合金FSW搅拌头（右上）
和Ti-6Al-4V合金的焊接示例。（照片由东北大学提供）

    摩擦搅拌焊是一种将旋转的搅拌头插到要焊接的材料中间，并使搅拌头沿着焊接部位旋转移动来焊接的方法。其间，利用要焊接的材料与旋转的搅拌头之间产生的摩擦热使焊接材料软化，同时随着工具的旋转使材料混合在一起，由此实现焊接。

图2 钴合金FSW搅拌头的外观。（照片由日立金属精密仪器提供）

    摩擦搅拌焊与电弧焊等焊接方法不同，可在不熔化材料的情况下焊接，因此焊接后变形小，并且焊接缺陷也很少，因此可使产品实现高质量和低成本。而且，与以往的焊接方法相比，还具有节能及无粉尘等优点。另外，该技术对焊接困难的材料，比如异种材料的焊接也很有效，因此备受业界关注。

图3 利用摩擦搅拌焊来焊接钛合金的示例。（照片由日立金属精密仪器提供）

    不过，以往的金属搅拌头要想焊接高熔点铁合金及钛合金时，搅拌头前端会因摩擦热形成的高温而损伤。另外，业内也在研发耐热性高的陶瓷搅拌头，但陶瓷搅拌头又存在韧性比金属材料低，并且价格较高的问题。

    因此，日本东北大学和日立制作所通过共同研究，开始使用耐高温强度高的钴合金“MAST”来开发FSW搅拌头。这种合金内微细地分散着高温下也可保持高强度的金属间化合物Co3（Al，W），通过控制分散量及晶界形状等，实现了高韧性和高耐磨损性。与以往业内研究的陶瓷搅拌头相比，抗损耗的耐久性较为出色。

    日立金属精密仪器确立了利用普通的金属部件铸造法，也就是脱蜡法来量产新开发的钴合金搅拌头的技术。并将其作为对碳钢、高张力钢、低合金钢等铁合金，以及钛合金、锆合金、铜合金等实施摩擦搅拌焊的搅拌头实现了产品化。生产时使用的是现有的精密铸造线。

    此次的搅拌头由于不以昂贵的铼等为制造原料，还有望作为低成本的焊接技术走向普及。日立金属精密仪器将把新型FSW搅拌头视为下一代主要产品之一，向发电厂、化工厂、汽车及飞机等各领域积极推广，目标是2015年度实现10亿日元以上的年销售额。