搅拌摩擦焊接技术的发明，成功地解决了传统熔焊技术无法有效焊接高强度低熔点等轻合金材料的连接问题，为铝、镁、铜及其合金等材料带来了更为广阔的应用前景，目前已经在航空航天、汽车工业、船舶制造业等领域得到了成功的应用，但是其理论研究水平却远远落后于实际应用进程，许多关键性的问题，比如焊接过程传热机制、热塑性材料的流动形式以及接头性能的影响因素等等，还没一个标准的定论。　　 本文主要针对搅拌摩擦焊接过程目前的几个热点问题，系统地研究了焊接工艺参数对焊接过程温度场、接头性能和残余应力分布等的影响规律，并建立了搅拌摩擦焊接过程温度场和热力耦合数值模型，对焊接过程中的温度和动态应力以及焊后残余应力分布进行了预测，并对焊接过程缺陷的形成和影响因素进行了分析，提出了通过优化焊接工艺参数来消除缺陷的方法，为搅拌摩擦焊技术的推广应用以及理论体系的建立打下了良好的基础。　　 焊接过程温度场的分布是研究搅拌摩擦焊技术的基础，温度场不仅决定了接头的微观组织结构，而且会对接头性能，包括接头强度、硬度、疲劳性能、残余应力分布等产生很大的影响。因此，对铝合金搅拌摩擦焊接过程的温度场进行了实时测量，得到了焊接过程温度场在时间和空间上的分布规律。研究了焊接参数对焊接过程温度场的影响规律，结果表明焊接过程温度会随着焊接速度的提高和降低而下降和升高，而搅拌头旋转速度对焊接过程温度场的影响比较复杂，搅拌头转速较低时，各点峰值温度基本上随着ω的上升而逐渐升高，当搅拌头旋转速度超过一定值，温度开始下降，温度曲线出现波动，随着搅拌头转速继续提高，温度又逐渐上升。　　 在试验的基础上研究了焊接参数，主要是焊接速度、搅拌头转速等因素，对接头拉伸性能、断裂形式、表面成形、接头弹性模量等的影响，并应用中子衍射法测量了接头残余应力的分布，得到了搅拌摩擦焊接头残余应力的分布规律。结果表明在焊接工艺控制适当的时候，能够得到成形良好，性能优异的无缺陷搅拌摩擦焊接头，接头抗拉强度能够达到母材的80％以上；接头残余应力水平较低，在焊缝前进侧和后退侧呈不对称分布，纵向残余应力较高，而横向和法向残余应力则相对较低。　　 提出了一种基于瞬时相对线速度的摩擦生热热源模型，并考虑了搅拌针的摩擦产热，在此基础上建立了搅拌摩擦焊接过程温度场和热力耦合数值模型。该模型能较好的反映焊接过程中温度场的不对称性，并能准确预测温度场和残余应力的分布。利用此模型分析了焊接参数对温度场和焊后残余应力的影响。最后结合试验研究并分析了焊接过程中缺陷的产生和影响因素，提出了通过优化工艺参数来消除焊接缺陷的方法。