随着镁合金在航空航天、汽车、电子、医药化工等行业的广泛应用，如何提高其性能是很多学者研究的热点。稀土镁合金应运而生，以其独特的优点引起了人们的关注，而目前对于其焊接方法的研究较少。本文主要研究了NZ20K稀土镁合金的搅拌摩擦焊接工艺及不同的热处理工艺对接头组织演变和性能的影响规律，为稀土镁合金的应用奠定了理论和技术基础。本文通过改变焊接速度和旋转速度研究了NZ20K稀土镁合金的搅拌摩擦焊工艺。通过接头各区域微观组织的观察、分析以及接头力学性能的测试，揭示了工艺参数、接头组织与性能之间的关系；同时采用不同的热处理参数对接头进行热处理，利用透射电镜观察分析了焊缝典型时效处理后的组织，并对不同热处理后的焊接接头力学性能进行了测试，揭示焊缝中稀土析出相的时效析出过程及对焊接接头的强化机制。研究结果表明：当旋转速度为1100r/min-1300r/min，焊接速度为100mm/min-150mm/min时，可得到成形良好、无缺陷的焊接接头。由于Nd元素的细化晶粒作用，接头焊核区的晶粒非常细小，且均匀分布着一些第二相颗粒。经XRD试验可知此第二相粒子为Mg12Nd。当焊接参数为1300r/min和120mm/min时，接头室温下的抗拉强度最高为156MPa，达到母材的75%，延伸率为4.33%，断口呈现脆性断裂特征。在200℃条件下，接头的抗拉强度也达到137MPa，只比室温下降了12%；而AZ31镁合金接头200℃下的抗拉强度只有100MPa，与室温相比下降了44%，表明NZ20K稀土镁合金的高温性能很好。这是由于稀土共晶相Mg12Nd在200℃的高温下，热稳定性好，晶粒和晶界中的Mg12Nd稀土相能够锁定晶界，减少晶界限滑移和位错滑移，从而明显改善接头的高温强度，高温下接头的塑性明显提高。NZ20K稀土镁合金和AZ31镁合金焊接接头的显微硬度分布均呈倒“V”型，硬度相差不大。焊核区硬度最高，热机械影响区和热影响区硬度均有所下降，硬度最低区域为热机械影响区和热影响区的交界处。NZ20K稀土镁合金搅拌摩擦焊接头经过热处理后可以明显改善接头的力学性能。其中225℃时效处理8小时后，接头的抗拉强度达到最大，为184MPa，与未热处理时接头的抗拉强度相比，提高了18%。表明热处理后焊缝中的析出物能够起到提高接头强度的作用。