本文对6061-T6铝合金采用搅拌摩擦焊技术,分别在不同焊接工艺参数条件下进行了焊接试验。并通过改变搅拌针形状,设计并引入超声振动辅助搅拌摩擦焊系统进行了进一步研究。详细研究了焊接工艺参数对隧道缺陷,结合线缺陷等常见缺陷的影响因素,并对不同参数条件下铝合金T型接头搅拌摩擦焊接头宏观成形,微观组织,力学性能等进行了分析比较。为后续试验提供基础性数据。在本试验采取的焊接工艺参数内,采用铝合金T型搅拌摩擦焊可以获得宏观成形良好的焊接接头,且焊接变形极小。但若参数选择不合理时,当搅拌头转速固定为1500rpm时,焊接速度F≥160mm/min时将在焊缝出现沟槽缺陷,匙孔有孔洞等宏观缺陷。焊接速度对隧道缺陷的形成有着重要影响,试验在其他焊接工艺参数不变的条件下,将焊接速度从80mm/min分别增大到120mm/min,160mm/min,200mm/min,当焊接速度达到200mm/min时开始出现隧道缺陷,在各试验参数条件下都没有避免结合线缺陷的产生,结合线缺陷主要出现于焊核区与热机影响区的过渡区域,并且由于塑性变形偏离原始连接界面而向筋板或者壁板前进侧偏移。结合线缺陷是导致T型接头力学性能下降的重要因素。就T型接头组合形式而言,对搭接T型接头焊后的接头力学性能要更差,对搭接T型接头沿筋板方向的抗拉强度仅为97.4MPa,比T型搭接接头降低13%。当圆角过渡区半径由3mm减至1mm,隧道缺陷消失,Z型线消失,筋板方向抗拉强度提高了14%,达到130MPa;在相同的焊接参数下,使用螺纹开槽的搅拌针焊接,沿壁板抗拉强度提高了31%,但沿筋板方向抗拉强度降低了10%;引入超声辅助搅拌摩擦焊的接头沿筋板方向抗拉强度提高了20%,但在这两点工艺方面的改进同样未能消除结合线缺陷,但是在接头宏观成形,力学性能和减小缺陷方面有所改善。硬度结果表明,T型接头沿壁板方向的硬度大致呈“W”型分布,沿筋板方向大致呈增大——减小——增大的趋势。两者的最高硬度都出现在焊核区,最低硬度则出现在热机影响区附近区域。接头沿筋板方向拉伸断口形貌多显现为脆性断口特征,而沿壁板方向拉伸断口形貌较为多样,显微断口分析表明存在结合线缺线位置并未形成有效的冶金连接。