7N01铝合金是Al-Zn-Mg系铝合金,具有高比强度,目前应用于航空航天、轨道交通等结构。针对铝等低熔点金属的焊接,搅拌摩擦焊技术避免了材料的熔化,因此7N01铝合金搅拌摩擦焊接头可获得较高的性能。然而,在结构服役过程中疲劳失效难以避免。由于疲劳过程的隐蔽性,以及材料本身所具有的缺陷、损伤,材料的疲劳裂纹扩展速率性能对结构的设计及维护较为重要。目前7N01铝合金中厚板搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹扩展速率性能研究较少,限制了材料的广泛应用。本文针对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头组织的不均匀性,测试了母材、前进侧焊核、焊核中心、后退侧焊核中的疲劳裂纹扩展速率,发现疲劳裂纹在各区域中扩展速率不同,前进侧焊核>后退侧焊核>焊核中心>母材。本文利用背散射电子衍射(EBSD)、透射电镜等手段分析了组织影响7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹扩展速率的机理。母材中晶粒变形程度高,是抵抗裂纹扩展的主要原因,而在焊核区,细小的晶粒使晶界的裂纹敏感性增加。焊核中心晶粒抵抗疲劳裂纹扩展能力大于前进侧焊核与后退侧焊核,可以由其在疲劳过程中独有的晶粒畸变现象来解释,而这可能是由于焊核中心具有较多的析出相。焊核区中较多的析出相提高了接头的拉伸性能,使接头抗拉强度接近母材,延伸率高于母材。但析出相对疲劳裂纹扩展行为的影响较为复杂,一方面提高了晶界抵抗裂纹穿过的能力,提高晶内抵抗变形能力,通过增加塑性区形成所需能量来抵抗疲劳裂纹扩展;另一方面会使疲劳过程中塑性区内材料变形更加集中,增加应力集中程度,增加潜在的裂纹源数量。同时,组织也会影响7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹扩展路径。受搅拌摩擦焊材料流动过程影响,焊核区中存在晶粒拉长区域,而焊核区内疲劳裂纹扩展方向与晶粒拉长方向一致。