5A06铝合金强度高、耐腐蚀性好,6061铝合金综合性能良好、应用广泛,且具有较高的屈服强度。这两种铝合金的高质量异种焊接件可以发挥各自优点,满足不同工况对不同材料的使用需求。然而传统的焊接方式难以实现异种金属的焊接,搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相连接技术,有效的解决了该问题。但焊接过程中产生巨大的热量仍会弱化焊接接头的力学性能,如何改进焊接工艺,进一步提高接头的力学性能成为目前亟待解决的问题。本文选取5 mm厚的5A06和6061异种铝合金在自然冷却和压缩空气强制冷却工况下进行FSW对接试验。系统研究转速(300,600,900和1200 rpm)、焊接速度(100和200 mm/min)以及冷却方式(自然冷却和压缩空气强制冷却)对焊接接头性能的影响,通过光学显微镜和扫面电子显微镜表征接头微观组织结构,通过拉伸试验和硬度试验等手段评估接头力学性能,揭示接头强化或弱化的机理,探索最优焊接工艺参数的选取原则。自然冷却状态下,FSW接头强度随转速/焊速比的增加先升后降。当焊接过程中的转速/焊速比过低(300/200 r/mm)时,接头因材料混合不充分导致在焊核区发生脆性断裂,且抗拉强度明显降低。当转速/焊速比提升到600/200 r/mm时,接头得到198.23 MPa的最大抗拉强度,仅为母材抗拉强度的71%。随着转速/焊速比增加到1200/100 r/mm,抗拉强度逐渐降至184.48 MPa,接头各区域硬度也得到不同程度的下降,其中6061侧热影响区的力学性能下降尤其明显,成为弱化区域。其弱化机理为:6061属于可热处理强化铝合金,随着转速/焊速比的提高,焊接过程中的热输入增加(温度升高),而搅拌摩擦产生的高温热循环会破坏6061母材的轧制硬化状态,并且促进6061侧热影响区强化相的溶解粗化和晶粒长大,从而削弱接头的宏观力学性能。压缩空气强制冷却处理能有效提高接头力学性能。FSW过程中经压缩空气强制冷却处理后,各焊接参数下接头抗拉强度普遍提高约10%,屈服强度和断裂延伸率也略有改善,接头弱化区域(即6061侧热影响区)的范围明显减小,硬度值显著提升。主要原因为压缩空气强制冷却作用加快了接头的冷却速率,减少高温持续作用时间,从而抑制6061侧热影响区强化相的溶解粗化和晶粒尺寸的增长,进而提高接头力学性能。接头断裂角度随热输入的增加而减小。接头的断裂角度与弱化区的倾角近似相等。当热输入较低(600/200 r/mm)时,接头弱化区的宽度较窄,倾角较大(约45?),在拉伸过程中接头沿力学性能最弱的区域发生近45?角的剪切断裂。随热输入的增加,接头弱化区的宽度增大,倾角减小,接头更倾向于较小的断裂角,断裂模式逐渐由剪切断裂演化为正断断裂。相应的,断口表面的韧窝组织也随热输入的增加由剪切韧窝转变为等轴韧窝。综上研究表明,可热处理强化铝合金FSW接头力学性能和断裂行为易受焊接热输入影响,因此,5A06-6061异种铝合金搅拌摩擦焊的优化原则为:在保证焊核区材料混合充分的前提下,转速/焊速比应尽量低,并采用压缩空气等强制冷却方式,通过减少焊接过程中的热输入和缩短高温作用时间,抑制强化相的溶解粗化和晶粒尺寸的增长,从而有效提高接头整体力学性能。