铝合金因其强度高、密度低等特点,被广泛应用于航空制造业。由于高强度的铝合金难以焊接的特性,工业上常用铆接进行连接。而搅拌摩擦焊则能够有效解决铝合金难以焊接的问题,然而焊缝性能常弱于母材,需对焊缝进行强化处理。激光冲击是一种利用激光力学效应对材料进行强化的技术,本文以铝合金搅拌摩擦焊缝为研究对象,通过模拟仿真研究铝合金搅拌摩擦焊缝在激光冲击后残余应力场的分布、应力波的传递规律以及激光参数对应力场的影响,同时通过实验探究了激光冲击对焊接区域粗糙度、硬度及腐蚀性能的改善作用。具体研究内容和主要结论如下。基于有限元分析软件建立了搅拌摩擦焊和激光冲击复合工艺的有限元模型,并对比了不同工艺处理后纵向残余应力的分布规律和差异。研究发现,搅拌摩擦焊和激光冲击的复合工艺能够有效减小因焊接引入的残余拉应力,激光冲击引起的残余应力减小量与搅拌摩擦焊引入的残余应力成正相关关系。此外,激光冲击对铝合金搅拌摩擦焊缝的强化效果优于对铝合金母材的强化效果。通过开展激光冲击搅拌摩擦焊缝仿真,研究了激光冲击关键参数对铝合金搅拌摩擦焊接区域纵向残余应力和横向残余应力分布的影响。结果显示,残余应力随激光冲击次数的增加而减小,由于加工硬化效应的影响,相邻两次冲击引起的残余应力减小量随冲击次数的增加而减小。残余应力随激光功率密度的增大而减小。激光功率密度增大到一定数值时,焊缝残余应力会出现饱和现象。此外,搭接率同时影响着焊缝应力的数值和分布均匀性。采用腐蚀实验研究了激光冲击关键参数对铝合金搅拌摩擦焊接区域抗腐蚀性能的影响。结果表明,随着激光冲击次数、激光能量、光斑搭接率的增大,焊缝表面的粗糙度逐渐减小。经激光冲击强化后的焊缝硬度得到了显著提高。随着激光冲击次数和激光能量的增加,硬度逐渐增大。在电化学腐蚀实验中,随着冲击能量和搭接率的增大,抗腐蚀性能逐渐提高,但过多的冲击次数并未进一步增强材料的抗腐蚀性能。而通过浸泡腐蚀实验发现,随着激光能量和光斑搭接率的增加,抗腐蚀性能逐渐提高,但激光能量较小时,激光冲击对焊缝抗浸泡腐蚀性能的影响不大。此外,焊缝的抗腐蚀性能并未随冲击次数的增加而进一步增强。综上,本文利用有限元数值仿真与实验研究相结合的方法,研究了激光冲击搅拌摩擦焊接区域的应力分布和应力波的传递规律,探索了激光冲击次数、激光能量和光斑搭接率等关键参数对焊接区域应力分布、表面完整性和抗腐蚀性能的强化效果,发现激光冲击次数和冲击能量的增大均可降低焊缝区域的残余拉应力和粗糙度,提高材料硬度,且冲击能量增大可提高抗腐蚀性能。光斑搭接率的增大可以显著改善焊缝区域残余应力分布均匀性,但对于材料硬度影响不大。