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基于焊縫組織晶粒和析出強化相的微觀結構特點，可以把攪拌摩擦焊焊縫分為4個明顯的區域：焊核區(Stirred或Nugget Zone)、熱力影響區(Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ)、熱影響區(Heat-Affected Zone，HAZ)以及母材(Base或Parent material)。不同區域組織的變化，對焊縫性能有顯著的影響。
焊核區材料經受的嚴重變形和摩擦熱，由晶粒尺寸為1-15μm不等的細小等軸再結晶組織組成。再結晶組織的內部為低密度的位錯，但也有發現再結晶組織的內部卻有高密度的亞晶界、亞晶和位錯。在鋁合金和其他有些的合金中焊核區可以觀察到類似逗洋蔥環地結構。
在母材和焊核區之間是攪拌摩擦焊特有的熱力影響區。熱力影響區的特征是存在高度變形的結構。焊核區周圍母材晶粒被拉長變形，盡管熱力影響區也經歷了塑性變形，卻由于沒有足夠大的應力，不發生再結晶。在熱力影響區也有強化相的溶解、粗化，這取決與熱力影響區經歷的熱循環強度。熱力影響區晶粒通常由高密度的亞晶界組成。
熱影響區只受熱的影響，保持與母材相同晶粒結構，但是受溫度的影響，晶粒的尺寸有明顯的長大和強化相的粗化，熱影響區所經歷的溫度對其所包含的亞晶影響較小。
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