随着汽车、船舶、航空航天等领域的快速发展,环境和能源问题愈发突出,轻量化无疑是降低能耗、减少污染、提高燃料经济性的有效途径。2000系和7000系高强铝合金由于具有比强度高、疲劳性能好、耐蚀性强等诸多优点,已在航空航天等制造领域复杂结构件中得到越来越多的应用。采用传统的熔焊工艺对高强铝合金进行焊接时,熔焊过程中会产生脆性枝晶和共晶组织,以及孔洞、裂纹和偏析等焊接缺陷,导致接头的力学性能急剧降低。搅拌摩擦焊（FSW）作为一种新型的固态焊接方法,以其缺陷少、变形小、残余应力低、综合性能优异等独特优势,吸引了航空航天领域的广泛关注。本文围绕航空航天用2024-T351和7075-T651高强铝合金板材,系统研究了2024/7075异种高强铝合金FSW接头微观组织和性能的演变规律。分析了工具轴肩轮廓、材料放置位置、焊接工艺参数对接头微观组织和性能的影响规律,并对焊接工艺参数进行最优化设计;研究了焊后热处理工艺对接头微观组织和力学性能的影响规律;分析了焊接工艺变量对接头材料流动行为的演变规律,并探讨了材料流动混合程度与腐蚀行为之间的关系。主要研究内容和结论如下:（1）采用不同的工具轴肩轮廓（同心圆轴肩CCS和三涡旋轴肩THS）和将母材位置对调进行焊接,对接头的微观组织和力学性能进行了分析。研究表明:相同焊接条件下,CCS工具产生的焊接热输入低于THS工具,导致CCS接头焊核区的平均晶粒尺寸和热机影响区宽度均低于THS接头,而其力学性能优于THS接头;改变材料位置影响接头热机影响区的宽度和力学性能,其中2024铝合金位于前进侧时接头的力学性能较高。（2）系统研究了不同焊接工艺参数（旋转速度、焊接速度和下压量）对接头微观组织、力学性能和腐蚀行为的影响规律,并对焊接工艺参数进行最优化设计。结果表明:接头焊核区发生动态再结晶,形成较细的等轴晶组织,且平均晶粒尺寸随着旋转速度和下压量的增加、焊接速度的降低而增大。接头焊核区经历最高的峰值温度和剧烈的塑性变形,导致母材初始中的沉淀相溶于Al基体中,并部分再次析出;热机影响区的峰值温度和塑性变形程度均低于焊核区,该区沉淀相主要发生了粗化和部分溶解,且溶解程度低于焊核区;热影响区仅受焊接热循环的作用,其峰值温度最低,其沉淀相的演化规律主要是粗化过程。接头的力学性能随旋转速度和下压量的增加先升高而后降低,随焊接速度的降低而降低,这主要与不同焊接工艺参数下接头焊接区沉淀强化相的粗化和溶解程度有关。接头焊核区内产生了电偶腐蚀,导致其耐蚀性低于母材,且随焊接工艺参数而发生变化。根据接头力学和腐蚀性能随焊接工艺参数的演变规律,采用基于中心组合设计（CCD）的响应面法（RSM）进行最优化设计,建立了焊接工艺参数与接头综合性能之间的数学回归模型,获得了最优的焊接工艺参数为旋转速度1495 rpm,焊接速度187 mm/min,下压量0.03 mm,经过焊接试验验证,获得了接头最优的综合性能为屈服强度306MPa,拉伸强度439 MPa,延伸率7.77%,腐蚀速率7.43 mm/year,相对于2024铝合金,接头的焊接效率提升至93.4%。（3）系统阐述了不同焊后热处理工艺对三种不同焊接热输入状态（旋转速度与焊接速度比值）制备的接头微观组织和力学性能的影响规律。研究发现:较低焊接热输入接头的拉伸性能得到了显著提升,经过480 oC固溶1 h和120 oC保温24 h的时效处理,接头焊接区溶解的沉淀相重新析出了细小的沉淀相,并均匀分布在Al基体中,导致接头的拉伸强度由焊接态的395.1 MPa提升至413.3 MPa,同时延伸率由焊接态的3.2%提升至10.9%。热处理后最优化焊接热输入接头的拉伸强度和延伸率与焊接态基本一致,这主要是因为经过480 oC固溶1 h和120 oC保温24 h的时效处理,接头焊接区重新析出的沉淀相的尺寸、分布和数量基本与焊接态一致。由于较高焊接热输入接头焊核区底部存在弱连接缺陷,采用焊后热处理未能提升接头的力学性能。（4）系统分析了不同焊接工艺变量如工具轴肩轮廓、材料放置位置、旋转速度、焊接速度和下压量对接头焊核区材料流动行为的影响,揭示了材料流动的演化规律,并对材料流动的混合程度与腐蚀行为之间的关系进行了详细的探讨。研究表明:相同焊接条件下,THS接头的材料流动比CCS接头更加充分;当7075铝合金位于前进侧时,接头焊核区的材料流动较为充分;接头材料的混合程度随着旋转速度和下压量的增加以及焊接速度的降低而升高。接头轴肩区（SIZ）、旋涡区（VZ）、底部区（BZ）、底部界面区（BIZ）的材料混合程度由高到低依次为:BZ>VZ>SIZ>BIZ,与对应耐蚀性由高到低的顺序相同。SIZ和BIZ存在电偶腐蚀,耐蚀性较差,而BZ的材料混合较为充分,耐蚀性较强,表明较高的材料混合程度能够有效减弱电偶腐蚀,提高耐蚀性。