5A01铝合金是我国自行研制的高强船用防锈铝合金,具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度,在舰船制造工程中具有广阔的应用前景。搅拌摩擦焊接作为一种固相连接方法,焊后接头质量很高。但是焊后也会产生一定的残余应力,严重影响结构和焊接接头的疲劳强度、抗断裂能力。因此研究焊接工艺对5A01搅拌摩擦焊接头组织与性能以及残余应力分布规律有很重要的意义,可以为5A01铝合金更广泛的应用提供理论基础。本论文采用搅拌摩擦焊的方式对5mm厚的5A01铝合金进行对接,通过改变焊接参数及焊接道次、方向,研究焊接工艺对焊接接头形貌、组织及力学性能的影响。结果显示:双道焊接可以将焊缝金属搅拌更加均匀。在合理的焊接参数下,反向双道焊接头可以达到母材抗拉强度的92%,同向双道焊时抗拉强度明显降低。搅拌摩擦焊接头横截面的显微硬度呈“W”型,焊核区硬度稍高,热影响区和热机影响区的显微硬度较低。其次,利用小孔法对各试板分别进行残余应力的测量。结果表明,单道焊缝和反向双道焊纵向应力分布曲线的规律相同,其峰值出现在焊缝中心处。同向双道焊缝接头的纵向残余应力在搅拌区域内出现双峰,即在两侧轴肩处出现峰值。对焊缝进行二次搅拌之后,焊缝热输入增加,接头纵向拉伸残余应力的分布范围更广。纵向残余应力呈现出了不对称性,且后退侧高于前进侧。不同的焊接道次及方向会对焊后接头残余应力分布产生不同的影响。同时建立了三维有限元模型,分析了搅拌摩擦焊过程的温度场分布及焊后接头的残余应力场分布。结果表明,第二次搅拌后各点温度比第一道焊缝的温度稍高。温度场的峰值出现在焊缝中心处。两道焊缝的金属搅拌区内纵向应力均呈现双峰特征,即最大值出现在轴肩处,但是二道焊缝的高应力区的范围较广,数值比较稳定。而在焊缝中心处纵向应力值较小。在焊接起始阶段的纵向残余应力的应力梯度较大,而在焊接结束阶段应力梯度较小。模拟结果与实验结果基本吻合。