7050-T7451高强铝合金由于具有低密度、高强度及塑性好等优点被广泛应用于交通运输、船舶制造以及航空航天领域。采用常规熔焊方法对合金进行焊接,易产生气孔、热裂纹等缺陷,导致接头力学性能受到严重影响,限制其应用。搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)作为一种新型焊接技术,焊接变形小、几乎不产生气孔、裂纹等焊接缺陷,且焊接设备简单,不需保护气体。但高强铝合金FSW接头在高载荷或交变载荷条件下易引起疲劳失效问题,因此研究高强铝合金FSW接头组织结构特征及接头表面强化技术与机理十分必要。本文选用7050-T7451高强铝合金板材作为研究对象,对搅拌摩擦焊接头进行了金相、SEM及XRD观察与分析,接头硬度、拉伸与疲劳性能测试以及辅助先进激光冲击强化处理接头表面区,分析探讨冲击前后接头显微组织结构、硬度分布、残余应力变化、断口及疲劳断裂机制。试验结果表明:搅拌摩擦焊后,焊接接头主要分为焊核区(WNZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材区(BM)四个区域,焊核区经历了机械搅拌和较高焊接热输入,发生动态再结晶形成等轴晶粒,组织最为细小;热力影响区受到剪切力的影响,晶粒被显著拉长;而热影响区仅受到焊接热循环的影响,晶粒尺寸与母材接近。对焊缝表面和截面进行显微硬度测试,表面硬度呈“W”型分布,焊核区硬度值最高为136HV,约为母材硬度的97%,两侧热影响区的硬度值较低,硬度最低出现在前进侧热影响区为115HV,为母材硬度的84%,热力影响区的硬度最高为130HV,能够达到母材硬度的95%,这是因为热力影响区即受到焊接热循环又受到剪切力影响,与热影响区相比,晶粒得到了一定程度的细化,因此硬度要高于热影响区;焊缝截面硬度呈“V”型分布,焊缝底部直接跟垫板接触,冷却速度快,又远离焊接热源,因此焊缝底部的晶粒比上层晶粒更加细小,硬度相对更大,而中部晶粒有大有小,组织疏松,硬度最低。对焊接接头进行拉伸试验,拉伸断裂位置全部在两侧热影响区,断裂在前进侧热影响区时抗拉强度最低为453MPa,是母材抗拉强度的88%,这是由于前进侧热影响区在焊接过程中受到的热循环较大,组织发生软化的同时发生了沉淀相的长大与偏聚,更易发生断裂。对拉伸断口进行观察,既存在准解理形貌的脆性断裂特征,也有韧窝形貌的韧性断裂特征。对接头进行疲劳实验,不同应力水平下断裂位置分别位于前进侧热影响区、焊核区和母材区,疲劳寿命分别为10×10~5,8.5×10~5和6.9×10~5。热影响区的断口,韧窝分布密集,断裂方式为韧性断裂;焊核区的断口较为平整,韧窝较小,能够观察到直径较大的第二相颗粒,断裂方式为韧性断裂;母材的断口最为平整,这与应力水平过高有一定关系,能够从断口中观察到轮胎花样和疲劳台阶,断裂方式为脆性断裂。激光冲击强化后,焊缝上表面区晶粒更加细小,经SEM形貌观察,焊缝截面出现了空洞,焊缝截面进行硬度测试发现冲击的有效强化层深度为1.5mm,材料表层硬度提升幅度最大为15HV;对冲击前后疲劳断口进行对比发现断口形貌变化不大,但韧窝分布更密集,直径更大,这与疲劳寿命测定结果保持一致,断裂方式仍为韧性断裂;冲击后材料中存在的残余拉应力变为残余压应力,能有效降低疲劳裂纹的萌生,抑制疲劳裂纹的扩展速度,从而延长接头的疲劳使用寿命。