7N01铝合金具有大的比强度、良好的焊接性能和机械加工性能等特点,被广泛应用于轨道列车车体结构材料,而铝合金的焊接质量直接影响制造成本和行车安全。在车体的关键承重部位,需要采用铝合金厚板的焊接结构件,而熔化焊需要多层多道次焊接工艺,接头易出现晶界液化、气孔和接头软化等问题,限制了产品的应用。搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术,在一定程度上避免了熔化焊的这些缺点,尤其是在焊接铝合金厚板时优势较为明显。然而相对于铝合金薄板的FSW,实现铝合金厚板的FSW的批量工程化应用仍然需要大量的试验研究提供生产依据。从微观组织决定性能的角度来看,焊缝微区组织结构演变规律和影响机制的研究是FSW研究领域的一个重要方面。本研究针对高速列车枕梁用7N01铝合金厚板的搅拌摩擦焊接头的微观组织特征及其对力学性能影响开展系统研究,对于理解和揭示使役条件下接头特殊行为（如疲劳行为和腐蚀行为）的关键影响因素至关重要,同时对推动7N01铝合金厚板搅拌摩擦焊在高速列车车体焊接承重结构制造方面的应用具有重要的实际意义。14mm厚7N01-T5铝合金FSW接头可以分为母材区（BM）、热影响区（HAZ）、热机影响区（TMAZ）和搅拌区（SZ）。母材区晶粒为典型的热变形组织,晶粒呈拉长的饼形特征;母材中心层织构类型由 S织构{123}<634>和Goss织构{011}<100>组成,并且以S织构{123}<634>为主;晶内密集分布着细小的尺寸为5-15nm的盘片状η’相,晶界上稀疏分布着尺寸为30-50nm的短棒状η相,晶界无析出带宽度为45-70nm。热影响区受到焊接热循环的作用,发生了晶粒长大;织构类型主要由S织构{123}<634>,Goss织构{011}<100>及立方织构{001}<100>组成,相比母材S织构{123}<634>强度减弱,而再结晶织构组分变强;晶粒内部η’相发生聚集长大,晶界η相粗化,尺寸为40-100nm,晶界无析出带变宽,为90-130nm。热机影响区由于受到机械变形和热循环的作用,晶粒沿金属塑性流变方向发生明显变形并发生动态回复;从热影响区到搅拌区方向看,主要由{111}纤维织构组成,经旋转立方织构{001}<110>向Goss织构{011}<100>组分转变;靠近搅拌区的热机影响区焊接达到的峰值温度较高,晶界上η相和晶粒内部η’相发生了溶解,晶界处还残留着少量尺寸为60-70nm的棒状η相,粒子间距增大。搅拌区在摩擦热和剪切力的作用下发生动态再结晶,其上部主要受到轴肩的作用,下部主要受到搅拌针的作用,由上至下热输入逐渐降低,形成上宽下窄的特征,上、中和下部的平均晶粒尺寸分别为8.3μm、7.1μm、5.0μm;搅拌区织构类型主要由{111}纤维织构组成,为铝合金中典型的剪切织构,该织构组分较近热机影响区的搅拌区明显变强;搅拌区温度最高,晶界和晶内强化相粒子发生了明显溶解;焊后人工时效后搅拌区晶内析出更为细小弥散的η’相,尺寸约为2-5 nm。显微硬度测试结果表明,接头硬度分布均成典型的“W”特征,母材区的硬度值在120HV左右;距搅拌区中心约30mm处的热影响区观察到明显软化区,硬度值在90HV左右;热机影响区和搅拌区硬度相差不大,硬度值较低,在100-110HV;焊后直接人工时效后,搅拌区和热影响区（靠近搅拌区）的硬度明显升高17HV左右。显微硬度的变化主要与强化相粒子形貌和分布特征的有关。这也是影响力学性能的关键因素,接头横向平均抗拉强度为316MPa,达到母材的90%左右,延伸率为19.4%,比母材略低,断裂位置均位于前进侧热影响区的软化区,这与显微硬度测试所确定的软化区位置一致。T6热处理后,抗拉强度升高至362MPa,延伸率为24.5%,断裂位置位于后退侧热机影响区附近。接头横向分层拉伸试样均断裂于前进侧热影响区的软化区,接头上层和下层的横向抗拉强度稍低,中层的横向抗拉强度较高。热影响软化区发生“过时效”是导致焊态接头断裂在该位置的主要原因。