搅拌摩擦焊技术是一种固态连接技术,焊接过程中材料未熔化,因而可有效避免传统熔化焊方法带来的气孔、裂纹等缺陷。因此该技术一经发明,即广泛应用于船舶制造业、航空宇航制造、高速列车制造等行业。7A52铝合金是国内自行研发的一种可热处理强化的高强可焊铝合金结构材料,已应用于某产品的生产中,但目前该合金的焊接主要采用MIG焊,焊后其焊缝性能明显下降。本文以此为背景开展7A52铝合金搅拌摩擦焊的研究。本文设计了不同工艺参数匹配的搅拌摩擦焊试验,并开展了接头性能测试,系统研究了旋转速度,焊接速度,下压量等关键参数对搅拌摩擦焊接头性能的影响规律,成功实现了6mm厚7A52铝合金的搅拌摩擦焊接,接头抗拉强度可达到母材的86%以上,满足产品生产的要求。通过接头宏、微观组织观察和断口形貌分析,发现存在表面层在接头背面焊核区边缘聚集的现象,同时发现接头拉伸断口沿接头厚度方向分层的现象,在中间厚度处存在一薄层弱结合层。表面层聚集和弱结合层的存在是影响接头强度的主要因素。通过等温压缩试验建立了温度和应变速率相关的7A52铝合金粘塑性非牛顿流体本构,在此基础上建立三维稳态流动分析和非稳态分析数学物理模型,重点研究了非稳态分析时动网格技术及其收敛性的控制,并开展了搅拌摩擦焊过程材料流动的模拟仿真。采用粘性产热、稳态求解方式计算搅拌摩擦焊接过程中的温度、应变速率、粘性、流变应力。成功的用动态网格局部重划方法模拟了螺纹型搅拌头附近塑化材料流动情况,并进行了初步分析。数值模拟结果表明,搅拌头两侧表面层材料聚集现象的成因在于相应位置的流变应力较周围材料低。接头内部弱结合的成因在于搅拌针螺纹促使材料在板厚方向上的分流。