2024-T3铝合金因其具有高强度高韧性等特性，广泛应用于航空航天等工业中，其焊接问题也成为人们关注的焦点。由于传统搅拌摩擦焊接工艺的局限性，已经无法满足2024-T3铝合金的焊接要求。本文运用声学和机械设计学原理自行设计制造了超声辅助搅拌摩擦焊系统，并成功运用该系统对2024-T3铝合金进行了超声辅助搅拌摩擦焊焊接，获得了性能优于传统搅拌摩擦焊的接头。通过对比同等参数下的传统搅拌摩擦焊接头性能，运用金相、SEM等微观分析手段对比分析两种接头晶粒尺寸大小、塑性流动能力异同，结合接头拉伸性能和硬度的表征初步探究了超声辅助搅拌摩擦焊对接头性能的作用机理，获得以下研究成果：　　根据超声辅助搅拌摩擦焊系统的需要，运用声学，机械设计原理等设计制造了超声辅助搅拌摩擦焊系统。并使用该系统成功对2024-T3铝合金进行了焊接。得到了表面成形光洁平滑，无毛刺，塑性流线更加清晰的接头。　　通过对比传统搅拌摩擦焊接头与超声辅助搅拌摩擦焊接头，发现超声辅助下得到的焊核晶粒更为细小，排列更为紧密均匀，抗拉强度、延伸率和硬度值都高于传统搅拌摩擦焊接头，且硬度分布更均匀。对比焊接过程中相应测试点温度曲线发现，超声辅助搅拌摩擦焊峰值温度高于传统搅拌摩擦焊且焊缝温度分布均匀，延长了焊接过程中高温停留时间，缩小前进侧与后退侧温度差异。并通过计算得到20KHz超声波传递的能量即声强以及超声质点的加速度峰值从而得出超声辅助搅拌摩擦焊焊接过程中温度的升高来自超声波的能量传递。　　本文从超声热效应和机械效应两方面对超声辅助搅拌摩擦焊接头强化机理进行研究。通过分析温度影响动态再结晶过程，发现超声波热效应强化接头的机理是通过热效应提高焊接时焊缝温度，促使动态再结晶过程的发生，从而影响铝合金塑性流动性，改善接头性能。通过分析超声波产生的剧烈机械振动对焊接过程中位错密度的影响，得出超声波机械效应强化接头的机理是增加位错密度，在动态再结晶过程中对晶粒进一步细化来强化接头性能。　　根据所分析的超声辅助搅拌摩擦焊铝合金接头强韧化机理，本文还探究了焊接参数对超声辅助搅拌摩擦焊接头性能的影响。试验表明较高旋转速度配合较高前进速度能到超声辅助效果最好的接头。