本文通过数值模拟与实验研究相结合的方法,研究了6061-T6铝合金对接搅拌摩擦焊的温度场与流场,对6061-T6铝合金与T2紫铜异种材料进行搅拌摩擦焊对接,探索了温度场对焊接接头组织及性能的影响。研究过程首先是建立了搅拌摩擦焊的二维模型,其中除了包含最基本的质量和动量连续方程模型,还有热量方程模型,能够对焊接的摩擦产热和塑形变形产热、焊接过程中的热传导、板材与空气间的热交换进行求解。模型对搅拌针周围网格进行非结构性划分,采用了自适应网格(动网格),能够通过不断地消除和生成网格,使搅拌针壁面实现像实验中一样的水平运动。模型耦合了欧拉多相流模型,将实验中的铝定义为第一相,锌和铜分别定义为第二相进行双相求解。通过设置边界条件和编译用户自定义功能,将材料的包括粘度、散热系数在内的各种物理参数均耦合到了模型中,以获得更加精确的实验结果。在6061-T6铝合金的焊接过程中,在焊缝前进侧中间高度上加入小的锌块,以求获得实验的示踪效果,并在模型中也有所体现。通过热电偶的温度记录与模型的计算可知,在焊接过程中锌发生了熔化,并对温度场造成一定的影响,但这有限的温度影响并不影响焊缝流动行为的观察研究。通过结合分析焊缝搅拌针附近的节点运动矢量图和迹线图,可以得出搅拌针附近材料的三条基本运动轨迹,分别是搅拌针周围顺时针涡流、焊缝后退侧右前方逆时针涡流和搅拌针后端顺时针涡流。这些涡流的存在,使得焊缝中的材料混合更加充分,焊缝力学性能更加均匀。在6061-T6铝合金与T2紫铜的对接实验过程中,实验记录了焊接过程中的温度变化,但用模拟得到的温度云图更能反映搅拌针周围的温度场变化。铜一侧产热较少,热传导快,热容也相对较低,使得远离焊缝处铜相对铝一侧的温度较高,而在焊缝中心能量无法聚集,使得铜一侧流动性降低。通过给铜一侧设置外加热源,增加该侧的焊缝中心温度,提升了焊缝材料的流动性。当焊缝流动性较差时,焊接的热加工过程易生成铝铜的中间相化合物,并堆积在铜一侧的热机影响区附近,使得该区域硬度值上升,而抗拉强度急剧降低。流动性较好时,只生成少量的中间相,并且大部分中间相流动到焊缝中去,减少了铜一侧中间相的堆积,提升抗拉强度。