铝合金具有比强度高、耐腐蚀性强、力学性能好等特点,是制造地铁车辆车体的首选材料。对于铝合金地铁车体的焊接,一般采用熔化焊的方式,其缺点是力学性能差、容易出现气孔、裂纹等焊接缺陷。作为一种新型的焊接方法,搅拌摩擦焊已经用于船用铝合金结构件和散热器、导弹的铝合金筒体结构件、航天火箭的燃料储箱等领域,但针对铝合金地铁车体的搅拌摩擦焊接技术缺乏系统的研究,因此,本文针对应用于地铁车辆地板及车顶的铝合金型材搅拌摩擦焊进行研究。本论文以地铁车辆地板及车顶厚度分别为4mm和2.2mm的6005A-T6铝合金型材为研究对象,系统的研究了搅拌头几何尺寸及焊接工艺参数对焊接质量的影响,并通过搅拌摩擦焊接头的拉伸、弯曲、显微组织分析和疲劳强度等力学性能分析,确定更优的搅拌摩擦焊接工艺参数。本文的主要结论如下：(1)对于厚度为4mm的地板型材,采用渐开线轴肩、轴肩直径15mm、搅拌针根部直径6.5mm、长度6.5mm的搅拌头,在搅拌头转速1400rpm,焊接速度600mm/min的条件下,能得到表面美观,内部无缺陷的焊缝,并且正弯和背弯180°均无裂纹,弯曲性能满足要求,焊缝的抗拉强度和屈服强度更优,其抗拉强度为216MPa,屈服强度135MPa。(2)对于厚度为2.2mm车顶圆顶型材,采用双圆环轴肩、轴肩直径1lmm、搅拌针根部直径4.5mm、长度4.5mm的搅拌头,搅拌头转速为1500rpm,焊接速度600mm/min的条件下,能得到表面美观,内部无缺陷的焊缝,而且正弯和背弯180°均无裂纹,弯曲性能满足要求,焊缝的抗拉强度和屈服强度更优,其抗拉强度为224MPa,屈服强度146MPa。(3)搅拌摩擦焊接头疲劳试验表明,其起裂位置包括试样上下表面及侧面区域,其断裂位置大部分在距离焊缝中心3-7mm的范围内,即焊缝的热机影响区以及热影响区。焊接接头疲劳断口的裂纹扩展区疲劳裂纹明显,瞬断裂区主要为韧性断裂。