6061-T6铝合金凭借高比强度、低密度的特性在地铁、高速动车组等车体制造上受到广泛应用。在铝合金连接中搅拌摩擦连接作为一种绿色固相连接技术发挥着重要的作用,随着交通工具运行速度加快,对连接区各项性能提出更高要求,其中耐冲击性是车体在高速冲击下保持完整的首要因素,是对司乘人员安全的最大保证。本文通过将搅拌摩擦连接的直线轨迹改为摆动的S型轨迹,有效地提升了连接区的冲击韧性和耐盐雾腐蚀性能,并对S型轨迹下连接区的各项力学性能和形成机理进行研究,探讨摆动半径对连接区性能的影响。1)采用带有同心凹环的搅拌头,轴肩尺寸为24mm,搅拌针为锥形带有螺纹长度为9.8mm。在连接参数主轴转速为500r/min～1000r/min,连接当量速度为70mm/min～130mm/min时,10mm厚度的轧制6061-T6铝合金在不同连接轨迹下均可获得无明显缺陷的连接。2)在当量连接速度为70mm/min的连接参数下,主轴转速为1000r/min时,直线轨迹连接区的冲击韧性最高为73.81J/mm2,S型轨迹连接区的冲击韧性为80.87J/mm2相比提升约10%;主轴转速为700r/min时,S型轨迹连接区冲击韧性最高为94.64J/mm2,即S型轨迹可有效提高连接区的冲击韧性。3)S型轨迹搅拌摩擦连接区内部金属流动形式可以使用“卯榫偏移挤压-摆动层叠”模型进行解释,并沿连接方向形成“千层饼”状结构,层与层呈卯榫状结合,单层塑化金属厚度约等于2倍的摆动半径,其结合强度以及结合界面处溶质原子团簇的体积大小、分布是影响连接区性能的主要因素。“千层饼”状结构的冲击断裂过程为冲击-缓冲吸能-冲击,延长冲击时间并在层与层之间发生微量滑移进而有效地提高连接区的冲击韧性。4)在保证综合力学性能较好的前提下,优选出S型轨迹连接参数是主轴转速为500r/min,连接当量速度为130mm/min。在此连接参数下将摆动半径分别设置为0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm进行连接试验,随摆动半径增加连接区抗拉强度几乎不变为203MPa,是母材的67%,冲击韧性呈现先增大后减小的趋势,摆动半径为0.5mm时达到最高为80.74J/mm2,是母材的2.87倍,其断裂形式为韧性-塑性的混合断裂,且连接区的耐盐雾腐蚀性能最优。图[42]表[6]参[81]