铝合金和镁合金由于其低密度、高比强度和良好的加工性能而广泛用于航空航天、汽车和造船业。但是铝合金及镁合金用传统的熔化焊方法焊接时,会由于热输入过大而导致金属熔化,从而在凝固时候产生气孔以及裂纹等缺陷,严重影响接头的强度。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相焊接方法,由搅拌头和工件之间的摩擦产生的摩擦热,使材料处于塑性状态,然后在搅拌针的搅拌和肩部的顶锻下形成焊缝,从而有效地避免了熔化焊带来的问题。本文首先对6mm厚6061-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接试验,主要研究了搅拌头转速以及搅拌针的偏置量对接头显微组织及力学性能的影响。研究结果表明,当焊接速度固定时,随着搅拌头转速的增加,接头的抗拉强度先增大后减小,并在转速为1100r/min时,接头强度达到最大值190MPa,是母材抗拉强度的63%;相比0偏置量时接头的抗拉强度,当偏置量小于1mm时,接头的抗拉强度下降不明显,当偏置量大于1mm时,焊缝区出现明显的孔洞型缺陷,接头抗拉强度显著降低。金相实验和显微硬度试验表明焊核区在热和力的作用下发生了动态再结晶,拉伸断口的SEM表明接头的断裂模式主要为韧性断裂。在此基础上,本文进一步研究了母材位置、搅拌头转速、焊速以及搅拌针偏置量对6mm厚AA6061/AZ31B异种金属搅拌摩擦焊接接头质量的影响。研究发现,当镁合金置于前进侧时,焊缝表面较为美观,当铝合金置于前进侧时,在沿着焊缝方向出现了一条明显的锯齿线;随着搅拌头转速的增加,接头的抗拉强度先增大后减小,当转速为750r/min时,焊缝表面出现沟槽型缺陷,采用低焊速（15mm/min）时在焊缝前进侧易出现裂纹;当搅拌针向前进侧偏置时,焊缝内部的隧道型缺陷消失,随着偏置量的增大,接头抗拉强度先增大后减小,并在偏置量为1.5mm时,接头强度达到最大值107MPa。焊缝区的EPMA和XRD结果表明在焊缝区出现了大量的Al₁₂Mg₁₇和Al₃Mg₂金属间化合物;显微硬度试验结果表明,由于在搅拌区存在脆性金属间化合物,导致该区的显微硬度值显著增大;拉伸断口的SEM表明接头的断裂模式主要为脆性断裂中的解理断裂。通过对AA6061/AA6061和AA6061/AZ31B搅拌摩擦焊接工艺研究,发现焊接铝/镁异种合金时,一般采用较低的转速搭配较低的焊速来获得成型较好的焊缝,通过将搅拌针向镁合金一侧偏置,可以有效的避免前进侧出现的裂纹以及隧道型缺陷,从而使接头的强度显著上升。