2060-T8铝锂合金具有低密度、高比强度及较高的低温性能,被广泛应用在航空航天行业,是国产大飞机蒙皮的主要材料。使用熔化焊方法对其焊接时,会出现气孔、裂纹、合金元素蒸发等焊接缺陷。搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,FSW）是一种固相连接技术,其焊接过程热输入低的优势能够有效避免熔化焊导致的焊接缺陷。飞机蒙皮是三维曲面零部件,使用柔性高的机器人FSW对其焊接时具有明显的优势。近年来,各国学者对2060铝锂合金进行FSW研究时主要针对传统FSW设备,对2060-T8铝锂合金机器人FSW工艺研究较少。因此本文开展机器人FSW工艺技术研究以及2060-T8铝合金机器人FSW工艺及组织性能研究,为其在航空航天领域的应用提供技术及理论基础。为了适应刚度低的机器人FSW,本研究设计了三种不同轴肩尺寸的搅拌头,并以单位面积焊缝热输入相同为原则,使用不同轴肩尺寸搅拌头对2060-T8铝合金进行机器人FSW对比试验,研究焊接过程压力变化曲线以及轴肩尺寸对焊缝成形、微观组织及力学性能的研究。研究结果表明:焊接压力随着轴肩尺寸的减小呈非线性下降,轴肩尺寸不小于6mm时得到成形质量良好的焊缝,当轴肩尺寸为6mm时抗拉强度达到最大值396MPa,随着轴肩尺寸的减小晶粒尺寸呈下降趋势,显微硬度呈“U”型分布,断裂位置为焊核区,断口方式为韧性-脆混合型断裂。本文采用单因素试验研究了焊接工艺参数对2060-T8铝锂合金FSW焊缝成形、接头宏观形貌及力学性能的影响。研究表明,当热输入过大时,焊缝表面会出现飞边缺陷。当热输入过小时,接头内部出现孔洞及未焊透缺陷。抗拉强度随着旋转速度、焊接速度及焊接压力的增加呈现先升高后降低的趋势。通过响应面法构建以工艺参数为自变量,抗拉强度为响应值的回归模型方程,1554rpm-230mm/min-3850N为模型所得最佳工艺参数,对应最大接头力学性能为447MPa,试验真实值为444.6MPa。研究了2060-T8铝锂合金机器人FSW接头微观组织。研究表明,母材晶粒方向与轧制方向相同,形态为板条状,平均尺寸为17.92μm,小角度晶界占比68.4%;热影响区晶粒形态与母材一致,平均尺寸增加为25.74μm,小角度晶界占比59.06%;热机影响区晶粒发生扭曲变形且少量晶粒出现动态再结晶,平均尺寸为3.43μm,小角度晶界占比85.31%;焊核区晶粒全部出现动态再结晶,为等轴晶形貌,平均尺寸为0.54μm,小角度晶界占比35.28%。随着焊接速度和旋转速度的降低,焊核区平均晶粒尺寸增加。焊核区织构类型为剪切织构。焊核区主要强化相为T1和δ′,焊核区T1全部溶解并析出大量AlxCuxMn相。