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为了探索搅拌摩擦焊焊接同种NiTi形状记忆合金（NiTi-SMAs）及其与钛合金Ti6Al4V异种材料的焊接性,本文采用搅拌摩擦焊接方法获得3.0 mm板厚同种NiTi-SMAs及其与Ti6Al4V异种材料对接焊接接头。试验通过对焊接接头微观组织及机械力学性能表征和分析,阐述了旋转速度对接头微观组织的影响,接头微观组织与机械力学性能之间的关系,轴肩影响区与搅拌针影响区的马氏体-奥氏体相变温度与旋转速度之间的关系;同时,揭示了NiTi/Ti6Al4V异种材料接头界面结合机理,恶化接头机械力学性能的主要因素,以及焊接参数对接头微观组织及其与机械力学性能的影响,获得如下研究结果及结论:在同种NiTi SMAs搅拌摩擦焊接过程中,搅拌头与NiTi SMAs相互摩擦,焊缝表面和搅拌区存在少许搅拌头材料磨损颗粒:W13Re7。焊缝表面、轴肩影响区和搅拌针影响区生成Ti2Ni-IMCs。金属间化合物层厚度随旋转速度降低而减小,但通过降低旋转速度无法消除金属间化合物层。受到焊缝表面生成的脆性化合物弱化影响,在低载荷状态下,焊缝表面萌生裂纹,裂纹尖端产生应力集中,导致接头提前失效断裂。PWP去除焊缝表面脆性化合物,消除裂纹源,旋转速度600 rpm获得的焊接接头强度最大提升52.64%达751 MPa,达母材（Base material,BM）强度79.1%;接头延伸率提升至9.31%。NiTi SMAs母材无明显马氏体-奥氏体相变行为,认为母材未获得形状记忆效应;经过搅拌摩擦焊接过程后,搅拌区组织表现明显的马氏体-奥氏体相变行为,认为搅拌区组织经过搅拌摩擦焊接热-力耦合作用后获得形状记忆效应。轴肩影响区马氏体-奥氏体相变温度整体略高于搅拌针影响区马氏体-奥氏体相变温度。旋转速度增大,轴肩影响区和搅拌针影响区的马氏体-奥氏体相变温度升高,而轴肩影响区和搅拌针影响区的马氏体-奥氏体相变滞后减小。特别地,旋转速度475 rpm,轴肩影响区马氏体-奥氏体相变滞后为19.46℃;旋转速度950 rpm,轴肩影响区马氏体-奥氏体相变滞后为12.36℃。常规搅拌摩擦焊接方法难以获得无缺陷NiTi/Ti6Al4V异种材料对接焊接接头,而背辅热可降低焊缝厚度方向温度梯度,减缓冷却速率,减小接头开裂倾向。当背辅热温度200℃,旋转速度475 rpm,焊接速度23.5 mm/min时,可获得无缺陷的NiTi/Ti6Al4V异种材料搅拌摩擦焊接接头。焊接速度增大,旋转速度增大或减小,焊缝横截面产生隧道型缺陷的倾向均增大。NiTi/Ti6Al4V搅拌摩擦焊接接头一般失效断裂于NiTi/Ti6Al4V界面。NiTi/Ti6Al4V界面形成的隧道型缺陷,曲边三角隧道尖角处产生应力集中,在外载荷作用下导致裂纹萌生。同时,界面脆性金属间化合物Ti2Ni,在外力作用下产生初生裂纹,若裂纹不被阻碍而迅速扩展,易产生脆性断裂。NiTi/Ti6Al4V界面形成金属间化合物Ti2Ni,实现异种材料连接。Ti2Ni-IMCs呈两种形貌:主界面的层状Ti2Ni和NiTi（Ti6Al4V）碎片流入Ti6Al4V（NiTi）形成的岛状Ti2Ni。在焊缝金属不熔化情况下,SZ能在短时间（几分钟甚至几十秒）内形成厚度达9μm的Ti2Ni-IMCs,而相同条件下,焊缝底部未受到搅拌摩擦力作用的界面仅形成厚度为0.5μm的Ti2Ni-IMCs。因此,证实搅拌头切削挤压作用,为原子扩散提供了更多的扩散通道,降低了扩散激活能,提升了扩散速率。