高转速搅拌摩擦焊是一种新型搅拌摩擦焊技术,在针对厚度为1mm以下的材料,尤其是在铝合金及镁合金的焊接当中表现出了良好的性能,正成为目前焊接研究的重点。本文以1mm厚6082-T6铝合金为研究对象,根据高转速搅拌摩擦焊的焊接特点,以小针大轴肩为设计原则,设计多种形式的搅拌头进行高转速搅拌摩擦焊的工艺探索,研究搅拌头几何特征及工艺参数对焊缝成形、焊接接头力学性能的影响,从中选择成形效果较好的搅拌头及接头力学性能较优的焊接参数,研究对接头腐蚀性能与不同热处理方式之间的关系,利用热电偶与红外测温相结合的方式测量焊接过程中热量变化,并与ABAQUS的模拟结果相结合,探究搅拌摩擦焊过程中的温度分布规律,并验证模型的准确性。研究发现,不同形式的轴肩与搅拌针的组合对焊接的最终效果有着很大的影响,内凹型轴肩与圆台形搅拌针组合,可以获得较好的焊接效果与经济性。搅拌头的几何特征及焊接工艺参数对焊缝的表面形貌和接头的力学性能有着显著的影响。其中,过大的轴肩尺寸在造成飞边等焊接缺陷的同时,还会明显降低接头的抗拉强度。固定焊接速度时,增大旋转速度,接头的强度会先增大后减小;而固定旋转速度时,接头强度与焊接速度之间没有明显的规律性变化。焊接接头的横截面上的显微硬度总体上呈现“W”型分布,母材区硬度最高,焊核区次之,热机影响区与热影响区硬度最低,其中前进侧的硬度较后退侧的略高。不同热处理方式对于接头的耐腐蚀能力有着明显的影响。晶间腐蚀试验表明,T4热处理的接头表现最好,自然时效处理的接头耐晶间腐蚀的能力最差,在同一接头中,焊缝中心区的组织表现出最好的耐晶间腐蚀能力,而母材区的最差,说明搅拌摩擦焊可以提高金属的耐腐蚀能力。电化学腐蚀试验表明,T6热处理的接头表现出了最好的耐腐蚀能力,而T4热处理接头的腐蚀速度最快,腐蚀发生速率与耐腐蚀能力之间没有明显的关系。焊接过程中各特征点的温度变化趋势基本相同,均经历了相同的热循环过程。焊接温度与旋转速度成正比,与焊接速度成反比关系,焊接过程中的最高温度出现在焊缝中心,前进侧的温度要略高于后退侧,轴肩头部的温度要高于其他轴肩的其他部位。温度场模拟试验所得的结果与实际测温试验基本相同,证实了模型的正确性。