铝合金具有密度低、塑性高、易于加工等特点。同时，铝在地球上储存丰富。因此，铝合金应用范围广泛，仅次于钢铁。但是常规焊接方法难以焊接铝合金，容易出现气孔、裂纹等焊接缺陷。英国焊接研究所于1991年发明的一种新型焊接方法——搅拌摩擦焊解决了铝合金焊接的问题。本文采用仿真与实验相结合的方法来研究搅拌摩擦焊，以获得合适的工艺参数，并推广搅拌摩擦焊的运用。建立搅拌摩擦焊热源模型，运用COMSOL软件模拟搅拌摩擦焊的温度场。研究了搅拌头的尺寸、下压力、搅拌头的转速和焊速对温度场的影响，为之后的实验研究确定搅拌头的尺寸，缩小焊接工艺参数的选择范围，同时为实验提供仿真支持。在6061-T6铝合金的搅拌摩擦焊实验中，根据仿真结果，参考国内外研究成果，自行设计搅拌头与工作台。通过试验研究焊接参数对焊接接头的影响，结果表明当搅拌头转速为600r/min、焊速为60mm/min、下压量为0.1mm时，所得到的焊接接头抗拉强度最好，为226MPa，到达母材抗拉强度的72.96％。测量接头焊核区、热机影响区和热影响区各个区域的硬度，结果表明焊核区硬度最高，热机影响区硬度最低。通过金相实验观测上述区域的组织，以解释各区域力学性能差别的原因，同时分析搅拌摩擦焊的焊接机理。通过测量焊接过程中表面不同位置四个点的温度，用以和仿真温度场中对应的点温度相对比，二者吻合较好，验证了仿真结果的正确性。