7055铝合金是理想的高性能结构承力材料,目前主要应用于航空航天领域,并且在轻量化方面具有极好的应用前景。搅拌摩擦焊接技术在铝合金焊接方面具有显著优势,在工程上已得到广泛应用。焊接材料在搅拌摩擦焊接过程中存在着复杂的热-力耦合大塑性变形行为,材料的热流变规律直接决定了焊后接头的微观组织,进而对其宏观力学行为具有重要影响。因此,对搅拌摩擦焊接过程材料热流变行为的深入研究,对理解焊接接头组织演变规律及形成机理,实现对接头微观组织调控并提高其综合力学性能、减少成形缺陷具有十分重要的现实意义。本文对搅拌头转速为800～1200转/分、焊接速度为80～120毫米/分范围内的喷射成形7055铝合金搅拌摩擦焊接行为进行了物理实验研究,同时研制了温度测量装置,对焊接接头附近的特征区域进行了实时温度采集,获得了特定温度场与焊接参数及时间关系的历程数据,详细分析了温度场的分布特点及因素影响规律。研究确定了7055铝合金搅拌摩擦焊接过程的热、力物理参数、约束及边界条件,并基于DEFORM-3D有限元软件对前述实验条件下的材料搅拌摩擦焊接过程进行了热力耦合数值模拟,结合温度场的实验数据比较及校正,最终实现了对焊接接头区域任意质点在不同焊接条件下热塑性流动行为的可靠预测,并详细分析了材料流变规律及机理,为进一步研究接头微观组织特征与材料流变行为关系创造了可行条件。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射技术、电子背散射衍射技术、硬度测试等实验设备及表征手段对焊接接头的微观组织及力学行为进行了实验研究,获得了不同焊接参数、不同接头区域的微观组织形貌特征、成分特征、取向特征、力学特征等量化实验数据,并分析了焊接工艺参数对上述特征的影响规律。同时,结合材料的温度场及流变行为模拟仿真数据,探讨了微观组织特征的演变机理。本研究对喷射成形7055铝合金搅拌摩擦焊接工艺设计及优化具有较大的工程实际意义。