随着人们对环境保护、资源节约意识的不断深入与提高,结构轻量化已成为现代交通发展的必然趋势,铝合金等轻量化材料在轨道交通车辆制造中得到越来越广泛的应用。摩擦塞补焊作为一种新型固相补焊技术,在铝合金车体的焊接制造中具有重要应用。本文针对高速列车常用的6082-T6铝合金进行摩擦塞补焊焊接试验,结合数值模拟对摩擦塞补焊进行深入系统的研究。本课题对摩擦塞补焊进行改进,在厚度为5 mm的6082-T6铝合金锥孔上完成摩擦塞补焊,采用控制变量法探究焊前预热与转速对焊接接头的影响,利用响应面法对焊接工艺参数进行优化。研究结果表明:采用焊前预热能有效的提高焊接质量与接头成形;在预热条件下,转速的提高有助于提高抗拉性能与抗弯性能;在摩擦塞补焊中转速对接头的抗拉强度影响最为显著,底部导孔深度最弱,在转速为2353 rpm、焊前预热温度100.5℃和底部导孔深度为2.08 mm工艺条件下,获得抗拉强度为279.14 MPa的最佳焊接接头。针对6082-T6铝合金摩擦塞补焊焊接温度场与组织特征进行研究。其结果如下:焊前预热与转速的提高能够有效的提高焊接过程的峰值温度;摩擦塞补焊接头可以根据组织特征将其分为:母材（BM）、摩擦界面区（FIZ）、塞棒区（PM）、塞棒侧热机影响区（PTMAZ）、母材侧热机影响区（BTMAZ）和热影响区（HAZ）;其中塞棒区上层与摩擦界面区主要存在{110}＜221＞P、{1?12}＜111＞Copper和{001}＜110＞织旋转立方再结晶织构该区域受到强力的摩擦旋转和焊接轴向力的作用使得其生成{110}//WD、{100}//WD、{111}//WD丝织构,塞棒下层与热机影响区主要存在的织构为{110}＜001＞Goss、{110}＜112＞Brass变形织构、{110}＜221＞P织构与{100}＜001＞再结晶织构,HAZ区中存在的织构主要为{110}＜001＞Goss与少量的{001}＜100＞Cube和{112}＜111＞copper。塞棒棒区与摩擦界面区析出的β相尺寸较小,而热机影响区域的β相热影响区β相明显增大且与母材区的β具有相同的方向。针对6082-T6铝合金摩擦塞补焊建立有限元模型,对焊接过程中的金属流动、温度场、应力应变场进行分析。其结果如下:摩擦塞补焊过程中各个位置的金属流动速率不同,在竖直方向越靠近连接界面处的金属由于旋转摩擦的作用流动速率越高,并且由于下方导孔存在预留流动空间,导致底部金属向塞孔内流动的速率较高。焊接转速与焊前预热温度的升高都有助于焊接峰值温度的提高,但随着主轴转速的升高,塞棒区的峰值温度越高,与塞孔侧产生的温度差越大,而采用焊前预热则会降低塞孔与塞棒的温度差。摩擦塞补焊接接头的最大有效应力出现在接头上层靠近连接界面的塞棒侧,在焊接开始阶段连接界面塞孔侧的有效应力大于塞棒侧,但随着导孔与塞孔对塞棒约束增大,塞棒侧有效应力增大并超过塞孔侧。焊接过程中的有效应力随着转速与预热温度的升高而降低。