搅拌摩擦焊(FSW)是一种先进的固相连接技术,具有能耗低、环保以及优良的焊接特性等优点,特别是对于镁合金、铝合金等轻质合金的焊接极具优势。FSW温度场是研究该焊接技术的主要方向之一,明确焊接温度场的分布有助于优化工艺参数、防止焊缝缺陷产生,对提高焊接质量具有重要的指导意义。本文主要针对5005铝合金,采用实验和数值模拟的方法,开展了其FSW温度场研究。文中进行了5005铝合金的材料性能试验,获得了其高温力学性能和基本的热物理性能参数。设计和实施了不同焊接参数下4mm厚5005铝合金板的FSW对接焊实验,通过埋入热电偶的方法测得了焊接过程的温度场数据,并分析了温度场分布特点。文中建立了FSW温度场有限元计算模型,对比分析了不同热源模型对模拟结果的影响。针对圆柱搅拌针的搅拌头推导了一种FSW热源模型的一般表达式,按照滑动摩擦、粘着摩擦和混合滑动摩擦与粘着摩擦3种机制计算其中的摩擦应力,得到了3种不同热源模型。应用其开展了6061-T6铝合金板的FSW温度场模拟。模拟结果与文献中实验结果的对比表明,基于粘着摩擦和混合滑动摩擦与粘着摩擦的模型能较好地预测温度场,且两者给出的焊接稳态温度场基本一致,而基于滑动摩擦的模型预测的温度场偏高。从实用性和有效性综合考虑,基于粘着摩擦的热源模型相对较简单且合理,是进行温度场模拟的一种较优的选择。采用实验获得的材料性能数据和前面验证的基于粘着摩擦的热源模型,建立了4mm厚5005铝合金FSW温度场有限元计算模型。模拟结果与实验获得的温度场数据对比表明,两者符合良好,从而验证了有限元模型的有效性。基于验证的5005铝合金FSW温度场有限元计算模型,采用单一变量法,分析了底面换热系数、预热时间、焊接工艺参数及轴肩直径大小对FSW温度场、产热功率和搅拌头所受力矩的影响,得到了一系列影响规律和具体指标。这些规律和指标在选择和优化其FSW工艺参数和焊接工具时具有参考价值。