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作为一种新型的固相连接方法,搅拌摩擦焊具有一系列不可比拟的优点,将其运用于镁合金的焊接已取得了丰硕成果。但目前研究的基本都是薄板镁合金的焊接,对于20mm以上厚板镁合金的焊接罕见,而作为最轻的结构金属材料,镁合金不乏大尺寸的工业应用。本文选取30mm和40mm厚AZ80镁合金板材,进行搅拌摩擦双面焊接,对焊接工艺、接头的微观组织、力学性能以及腐蚀性能进行分析研究,探究了厚板镁合金搅拌摩擦焊接的可行性,探讨了焊核区动态再结晶形核机制,并对焊接接头的耐腐蚀性能进行研究。选用轴肩30mm的搅拌头,下压量0.2mm,旋转速度为360r/min,焊接速度为40mm/min时,成功实现了30mm厚AZ80镁合金的搅拌摩擦双面同向焊接,接头强度294MPa,为母材的83%。焊接接头的焊核区生成细小均匀的再结晶晶粒,且为α-Mg的单相组织,β-Mg17Al12相几乎完全溶解;热影响区只受到热循环的作用,晶粒变化不大,β-Mg17Al12相发生部分溶解;母材区没有发生变化,为α-Mg和β-Mg17Al12的两相组织。母材焊核区TEM照片中发现高密度位错的亚晶以及凸出的亚晶界,说明焊核区动态再结晶形核机制有两种:胞状形核和弓出形核。对于40mm厚的AZ80镁合金,当选用轴肩为40mm的搅拌头,在旋转速度160r/min、焊接速度80mm/min和旋转速度180r/min、焊接速度80mm/min的参数下,采用搅拌摩擦双面同向焊接都能得到平直光亮的焊缝。两种焊接接头的显微组织区别不大,焊核区晶粒细小均匀,轴肩区晶粒比焊核区稍大,热影响区部分晶粒发生长大。两种参数下焊接接头的显微硬度在水平方向呈W形分布,母材显微硬度最高,焊核区其次,热机影响区最低;在厚度方向上,A参数的显微硬度呈“M”形分布,B参数的显微硬度呈“∧”形。A参数下,接头的抗拉强度为320MPa,为母材的90%;B参数下,接头的抗拉强度为311MPa,为母材的87%,接头准静态拉伸均断裂在前进侧热机影响区。焊接接头动态力学性能研究表明:应变率由10-3s-1提高到103s-1,接头焊核区、热影响区和母材区强度均有明显提高,表现出应变率强化效应;当应变率在103s-1以上,焊核区、热影响区和母材区应变率效应均不明显。在相近应变率下,母材的断裂强度最高,焊核区最低;焊核区的断裂应变、吸收能量都是最高,母材最低。焊核区晶粒在高速冲击下变形,热影响区和母材晶粒内出现很多孪晶。焊核区的塑性变形机制以滑移为主,而热影响区和母材的塑性变形机制为滑移和孪生共存。对40mm的AZ80镁合金焊接接头进行电化学腐蚀测试和腐蚀失重测试,结果一致。母材的腐蚀电流Icorr为5.42E-6A·cm-2,失重热影响区腐蚀电流Icorr为2.88E-5A·cm-2,焊核区腐蚀电流Icorr为2.81E-4A·cm-2。腐蚀失重后的形貌,母材出现网状晶间腐蚀,热影响区的腐蚀沿Mg17Al12相横向扩展,焊核区为丝状腐蚀并在基体上纵深扩展。研究认为:母材由于Mg17Al12相的阻挡作用,腐蚀性能最好;热影响区Mg17Al12相含量少,其阻挡作用减弱,耐蚀性比母材差;焊核区没有Mg17Al12相提供保护,耐蚀性最差。