搅拌摩擦焊(FSW)作为固相焊接技术中的一种,在铝合金的焊接方面有着较大的优势。本文以提高焊接接头的疲劳性能为核心,从母材、接头形式、焊接缺陷、组织结构以及疲劳载荷等因素对试样的疲劳强度以及寿命的影响规律进行研究,该研究结果将为推广和应用搅拌摩擦焊接技术以及建立合理有效的疲劳评定规范提供重要的理论依据。本文使用高频疲劳试验机对铁路用5083和6061铝合金搅拌摩擦焊对接、搭接接头以及母材疲劳试样进行了试验,并采用了单点法、升降法与成组法对试验数据进行了处理,根据可靠性理论分别求出了焊接接头在置信度r=90%时,存活率为p=99%,90%,50%的p-S-N曲线。疲劳试验表明,对接接头的疲劳性能明显要好于搭接接头。在短寿命区,塑性较好的铝合金材料有着更好的疲劳性能；而在长寿区,母材的性能对搅拌摩擦焊接头疲劳性能影响不是太明显；搅拌摩擦焊接缺陷对接头的疲劳性能影响显著。金相试验发现,搅拌摩擦焊搭接和对接接头均可分为四个区域,即母材区、热影响区、热机影响区以及焊核区。其中焊核区的组织为细小、均匀的等轴晶粒,而热机影响区的晶粒受到了搅拌的作用发生了较大变形,热影响区的晶粒最为粗大；对接接头由于其焊缝根部的特殊性,会产生特殊的根部缺陷；而搭接接头则在焊缝的搭接面处存在着较为严重的弱连接或者“钩状”缺陷,这些缺陷在接头处产生了严重的应力集中,降低了接头的疲劳性能。断口扫描分析发现,铝合金5083与6061铝合金试样断口较平整,所有铝合金的裂纹源区均位于焊缝中易于引起应力集中的缺陷或含有强化相的位置。瞬断区均含有韧窝,表明断裂方式为塑性断裂。本文研究了搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳损伤累积特性,在损伤曲线法的基础上,提出了非线性疲劳累积损伤模型以及参数拟合算法。通过对5083铝合金对接接头三级加载试验数据进行验证,新模型计算精度相比线性损伤模型更具有优越性,说明这一模型具有较好的预测精度和工程实用价值。