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镁合金具有比强度高,导热性好,质量轻,密度小等特点,在航空航天、轮船、车辆等领域具有广泛应用。但由于常规镁合金具有导热快,易氧化等特点所以采用传统熔化焊接方法焊接镁合金容易产生裂纹、气孔、夹杂等缺陷。近年来,针对改进镁合金焊接性能以满足工程应用需要受到了广泛的关注,而在传统镁合金中添加合金元素能够改进镁合金的铸造以及焊接性能等。相比于传统的焊接方法,搅拌摩擦焊由于焊接过程中温度通常不高于被焊母材的熔点,而不易产生裂纹、夹杂、气孔等熔化焊缺陷,整个焊接的工作流程环保、高效,接头力学性能良好。近年来,高性能Mg-Zn-Y合金受到了广泛关注,具有广阔的应用前景,但关于其焊接方面研究报道较少。本课题以5mm厚Mg-6x Zn-x Y(x=0.25、0.5、1 at.%)合金挤压板材为研究对象,采用搅拌摩擦焊接方法进行对焊试验,研究不同的焊接参数下Mg-6xZn-x Y合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及力学性能的演变规律,优化出具有较佳综合力学性能的FSW工艺参数组合,并且分析接头的微观组织与力学性能之间的关系。然后研究不同焊后热处理工艺参数对Mg-6xZn-xY合金焊接接头的微观组织及接头力学性能的影响规律。得到主要结论如下:(1)Mg-6x Zn-x Y合金FSW焊接接头α-Mg基体平均晶粒尺寸随着搅拌头旋转速度的减小而减小,随着焊接速度的减小而增大。接头焊核区的I-phase相在不同焊接工艺参数下仍然存在。(2)Mg-1.5Zn-0.25Y合金FSW焊接接头的抗拉强度和屈服强度随着转速的增大而减小,断后延伸率则逐渐增大。而当焊接速度增大时,抗拉强度和屈服强度也逐渐增大,断后延伸率则逐渐减小。Mg-3Zn-0.5Y及Mg-6Zn-1Y合金FSW接头的抗拉强度和屈服强度随着转速的增大先增大后减小,断后延伸率则逐渐增大。当焊接速度增大时,抗拉强度和屈服强度也是先加大后减小。Mg-6x Zn-x Y合金断裂方式为韧断与脆断相结合的混合断裂模式,并且随着转速的增大以及焊速的降低,断裂方式更加趋近于韧性断裂。(3)当搅拌摩擦焊的焊接参数为500rpm-50mm/min时,Mg-1.5Zn-0.25Y合金的综合力学性能较好,抗拉强度为184MPa,屈服强度达到139MPa,断后延伸率为5.01%,接头系数达到73.8%。Mg-3Zn-0.5Y合金焊接参数为1100rpm-110mm/min时综合力学性能较好,抗拉强度为222.5MPa,达到母材的80.9%,屈服强度为173.8MPa,断后延伸率为4.0%。Mg-6Zn-1Y镁合金的焊接参数为1100rpm-110mm/min时综合力学性能较好,抗拉强度为249MPa,屈服强度为194MPa,断后延伸率为3.24%,接头系数达到81.7%。(4)Mg-6x Zn-x Y合金接头的焊核区硬度高于母材区,前进侧热机械影响区的硬度最低。随着转速的增大以及焊速的降低,Mg-1.5Zn-0.25Y合金焊核区的硬度均逐渐减小,而Mg-3Zn-0.5Y合金及Mg-6Zn-1Y合金焊核区的硬度则是先增大后减小。(5)Mg-6Zn-1Y合金经350℃×2h退火处理后综合力学性能较好,抗拉强度与屈服强度分别为287MPa与209 MPa,相比退火前焊接接头分别增长了15%与8%,延伸率则达到了8.14%。随着退火温度的增长及退火时间的延长,接头硬度值趋于下降,其中热机械影响区硬度值降幅较大。