搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,FSW）由于其典型的固相焊接特征,在工业领域应用越来越广泛,尤其是对于高强铝合金的焊接。然而,大量研究表明高强铝合金（2系列和7系列）FSW接头的抗腐蚀性能较差,严重制约了FSW技术的应用推广,在实际工业应用中必须对FSW接头进行腐蚀防护以提高其服役寿命。目前,对高强铝合金FSW接头腐蚀防护方法均不尽完善,冷喷涂技术制备的铝及铝基复合涂层具有良好的防腐蚀效果,但目前鲜有采用冷喷涂方法制备FSW接头防腐涂层的报道。因此,本文以3.2mm厚2024-T3高强铝合金FSW接头为研究对象,采用冷喷涂技术在接头表面制备纯铝、铝基复合涂层以及Cu、Ni涂层,分析了冷喷涂对接头显微组织、力学性能和腐蚀防护性能的影响,通过试验设计揭示了冷喷涂对力学性能改善的内在机制。本文的主要研究内容和结果如下:为了获得较优的接头性能,分析了旋转速度对接头显微组织和力学性能的影响规律,并分析了接头不同区域显微组织与全局力学性能的关系。结果表明:旋转速度对接头显微组织和力学性能影响显著,随着转速的增加,接头硬度值增加,低转速时接头硬度曲线呈“U”形,高转速时呈“W”形,归因于低转速有效地避免了铜、镁以及铜-镁原子团簇（Guinier-Preston-Bagaryatsky,GPB）的进一步溶解及焊后冷却过程S相的析出,高转速时促进了GPB区的析出。然而,只有在适当焊接热输入时,接头的拉伸性能才能最佳,最佳焊接参数为:600 rpm和200mm/min,接头具有最高的抗拉强度（约420 MPa）和延伸率（约8.7%）。选取上述最佳焊接参数的FSW接头作为冷喷涂基体,并选用适当的冷喷涂工艺参数在FSW接头上表面制备成形良好的Al-20 vol.%Al2O3铝基复合涂层。冷喷涂处理对接头近表面显微组织产生了显著影响,喷涂后接头表面GPB区相对含量增加,且焊核区（Stir Zone,SZ）表面晶粒尺寸得到细化,同时,大角度晶界比例增大,此外,经冷喷涂处理的接头力学性能得到显著提高,喷涂后接头表面硬度值均高于焊态,抗拉强度和延伸率分别提高了7%和9%,在200MPa水平下,喷涂态接头疲劳寿命是焊态寿命的4倍。为了揭示冷喷涂改善FSW接头强塑性的内在机理,采用试验设计的方法将冷喷涂过程中高温高速气流的“热效应”和粒子高速撞击的“喷丸效应”剥离。两种效应单独作用时均对接头近表面显微组织和整个接头的力学性能产生了与冷喷涂过程类似的改善作用,两种效应均增加了接头GPB区含量、细化了晶粒尺寸、增加了大角度晶界比例,“热效应”对接头的主要贡献在于延伸率的提高,“喷丸效应”的主要贡献在于强度的提高。“热效应”时,接头基体表面温度约200oC～300oC,促进了接头GPB区的溶解但又不会使S相粗化,“喷丸效应”时,接头残余应力得以部分释放,并细化晶粒且由于形变引起相变增加GPB区含量,进而相对分数较高的GPB区和细化的晶粒可以对接头起到强塑化的作用。对比冷喷涂后接头组织性能变化,其两种效应单独作用时对力学性能的变化并不是简单的相加,而是协同诱导实现对接头的强塑化作用。为了深入揭示冷喷涂影响机理,采用与冷喷涂Al-20 vol.%Al2O3复合涂层相同的喷涂工艺参数,在FSW接头表面制备了成形良好的纯Cu和纯Ni涂层,Cu涂层的厚度与铝基复合涂层厚度相当,Ni涂层没有获得有效沉积,对比不同密度粉末的冷喷涂层对接头拉伸性能的影响,发现Cu涂层和Ni涂层对接头的抗拉强度提高程度略高于铝基复合涂层,分别提高了8%和9%,而延伸率提高程度较铝基复合涂层明显提高,使焊态接头延伸率分别提高了44%和39%。究其原因,冷喷涂过程中Cu粒子和Ni粒子获得的动能远大于Al-20 vol%Al2O3粉末,对基板的“喷丸效应”增加。最后,研究了FSW接头在不同腐蚀溶液中的耐蚀性及旋转速度对接头耐蚀性的影响,揭示了FSW接头耐蚀性较差的原因,接头不同区域耐蚀性均低于母材,主要是由于显微组织差异尤其是第二相粒子分布差异所致。由于接头耐蚀性差,故采用冷喷涂层对接头进行腐蚀防护。采用电化学测试方法和摩擦磨损实验对比了冷喷涂纯铝涂层和Al-20 vol.%Al2O3复合涂层对FSW接头的腐蚀防护情况以及两种涂层的耐磨性。研究表明:两种涂层均可以对FSW接头提供腐蚀防护,铝基复合涂层的耐蚀性较纯铝涂层差,是由于Al2O3陶瓷相的加入使得涂层内部残余压应力增加进而加剧了腐蚀程度,且Al2O3陶瓷颗粒与纯铝颗粒边界处易受腐蚀介质攻击,使得铝基复合涂层的耐蚀性低于纯铝涂层。但是Al2O3陶瓷相硬度较大,增加了铝涂层的耐磨性。该研究将促进FSW接头抗腐蚀性能与力学性能一体化调控的实现,有利于FSW技术和冷喷涂技术的推广应用。