铝锂(Aluminum-Lithium，Al-Li)合金具有低密度及优异的综合力学性能从而在航空航天领域具有非常广阔的应用前景。然而，采用传统的熔化焊接方法连接Al-Li合金时，通常会产生焊接气孔及热裂纹等缺陷，同时接头软化严重。搅拌摩擦焊接（Friction sitr welding，FSW）作为一种新型固相焊接方法，可以很好地避免上述熔化焊接所带来的问题，在解决Al-Li合金的可靠性焊接方面具有很高的可行性。然而，目前关于Al-Li合金FSW的研究还较少，特别是第三代新型合金接头的微观组织与力学性能之间的内在关系尚不清楚，制约了其应用发展。本研究选择2198-T8(Al-Li-Cu-Mg)和2060-T8(Al-Li-Cu-Mg-Mn)两种典型第三代Al-Li合金为研究对象，在较大焊接参数范围内对FSW接头的微观组织演化规律及其对力学性能的影响进行了系统研究。主要目标为:揭示FSW焊接参数、微观组织和力学性能的对应关系，阐明影响FSW接头力学行为的主要微观组织因素。主要开展了以下几方面的研究工作:　　首先，对FSW2198-T8接头，研究了焊接参数对接头微观组织及力学性能的影响，并对接头的断裂机理作深入探讨。在所选焊接参数下均获得无缺陷的FSW接头，接头的最高焊接系数达81％。焊核区(Nuggetzone，NZ)组织及织构不均匀，均存在S线，可分为轴肩影响区、过渡区和搅拌针影响区。母材(Base material，BM)主要强化相为T1，热影响区(Heat affectedzone，HAZ)T1相部分溶解造成硬度下降，HAZ和热机械影响区（Thermo-mechanically affectedzone，TMAZ）交界T1相进一步溶解造成硬度进一步下降，该区为最低硬度区(Lowest hardnesszone，LHZ)。NZ所有析出相完全溶解并在自然时效时重新析出δ/β相和GP区从而造成硬度回升。随焊接参数变化，NZ硬度基本不变，这是由于即使在低热输入参数下NZ所有析出相也完全溶解。随旋转速度增加，接头的抗拉强度(Ultimate tensile strength，UTS)和延伸率均降低;随行进速度增加，接头的拉伸性能基本不变，这与接头断裂路径与S线的重合程度密切相关。所有焊接参数下接头均断在NZ而非LHZ，这是由于NZ过渡区处于软取向因而更容易发生塑性变形且该区存在Li晶界偏析所致。　　其次，选取典型焊接参数下的FSW2198-T8接头，研究了焊后人工时效及水冷焊接对接头组织及力学性能的影响。研究表明，焊后时效可有效提升接头的拉伸强度，这是由于时效后接头各区硬度均增加所致。接头各区硬度增加程度取决于时效前各区的析出相及位错密度。由于TMAZ几乎所有析出相溶解，为焊后时效时大量强化相的析出提供了条件，同时该区位错密度较高从而促进T1相形核，因此TMAZ硬度增加程度最大。HAZ/TMAZ交界未溶完T1相的存在及NZ中GP区在焊后时效时优先粗化导致这两个区硬度没有大幅度提升。水冷焊接并不能提升接头的拉伸强度，这是由于即使水冷焊接时NZ所有析出相也完全溶解，因而水冷焊接并没有提升NZ硬度。　　再次，对FSW2060-T8接头，将焊接参数、微观组织与力学性能对应起来进行系统研究。在所选焊接参数下均得到无缺陷的接头，接头的最高焊接系数达84.5％。BM含T1、S、δ/β和T相，其中T1相为主要强化相。HAZ中T1相部分溶解导致该区硬度降低;HAZ靠近HAZ/TMAZ交界T1相进一步溶解并粗化造成硬度进一步降低，该区为LHZ;从LHZ到NZ，所有析出相逐渐溶解并在自然时效时重新析出δ/β相、GP区和GPB区，导致从LHZ到NZ硬度逐渐增加。随旋转速度降低，NZ硬度降低，这是由于低旋转速度下NZ存在较多未溶完T相，从而降低了焊后自然时效倾向。随行进速度降低，LHZ硬度显著降低，这是由于低行进速度下LHZ析出相发生显著粗化，从而强化效果降低。接头拉伸性能随焊接参数的变化规律与硬度的变化规律相对应。不同焊接参数下接头断在LHZ或TMAZ，对于接头断在TMAZ而非LHZ的现象，与TMAZ处于软取向从而更容易发生塑性变形且该区存在显著的平面滑移有关。　　最后，选取典型焊接参数下的FSW2060-T8接头，对接头的高周疲劳行为作深入细致的研究。2060-T8合金BM的疲劳极限在250～270 MPa之间，而400-200和1200-200接头的疲劳极限分别在200～210MPa和185～200MPa之间。400-200接头在高、低应力水平下断裂位置及起裂机理与中等应力水平下不同。高、低应力水平下接头均断在NZ，NZ中组成S线的氧化物质点聚集区的存在导致裂纹从这些区域以沿晶方式萌生;中等应力水平下接头断在HAZ，HAZ中晶界相的存在导致裂纹从该区以沿晶方式萌生。1200-200接头所有应力水平下均断在HAZ，这与该区存在晶界相有关。当裂纹在NZ扩展时，由于NZ晶粒取向随机，从而引起裂纹频繁转向，导致弯曲的裂纹扩展路径;同时，NZ晶粒尺寸很小，因此位错滑移困难，以上两者均导致裂纹扩展速率显著降低，因此400-200接头的疲劳极限高于1200-200接头。