高转速搅拌摩擦焊（HR-FSW）焊接铝合金超薄板（≤1mm）过程中,因微型搅拌头搅拌不充分,接头常会出现前进侧（AS）塑性金属材料流动不充分、焊缝中心有明显的“S”线、焊缝根部存在孔洞和隧道缺陷,对接头质量的提升有很大影响。针对该问题,本研究提出了一种全新的“磁控”搅拌摩擦焊接技术,设计了同轴旋转磁场辅助HR-FSW焊接装置,以1mm厚的6061-T6铝合金薄板为试验对象,采用模拟仿真与试验验证相结合的方式,初步探究了同轴旋转磁场对HR-FSW对接接头质量的影响,验证了“磁控”搅拌摩擦焊接技术在铝合金超薄板焊接方面的可行性与可靠性。本研究依据电磁学基本理论,通过对磁涡流作用原理的深入分析,经过不断改进,设计了同轴旋转磁场辅助HR-FSW焊接装置。通过对焊接过程中电磁力的数学模型推演,建立了磁场辅助HR-FSW焊接模型,采用所设计的磁聚验证装置,对磁场作用力进行了初步验证。结果表明,当磁间隙小于1mm时,在焊缝中心能够形成强度最大的漩涡磁场,磁场强度为5500GS。通过ANSYS模拟软件中Max-well磁场分析模块建立磁场瞬态模型,分析了磁场强度在铝合金焊缝中心的分布特征。结果表明,以铁为垫板,磁场强度随着焊缝中心向两侧依次减小,磁场强度仿真结果与实际验证结果相吻合。通过对板材所受电磁力数据的分析,板材沿着X和Y方向所受电磁力上下波动,且具有周期性特点。在电主轴带动下,焊缝内部形成空间高频变化的旋转磁场,振动频率为200Hz。初步验证了同轴旋转磁场作用于运动的铝合金薄板能够产生电磁力。以仿真结果为依据,添加三向力检测装置,采用试验验证的方法对焊接过程中的轴向力与前进阻力进行采集,通过MATLAB软件对采集之后的数据行滤波处理,绘制轴向力与前进阻力的波形图。对比常规HR-FSW试验,结果表明,加入磁场,降低了HR-FSW焊接载荷,焊接稳定阶段轴向力波动幅度较小,轴向力减小。沿着X和Y方向所受周期性变化的电磁力使得前进阻力增加,两者之间的数值差接近10N,与模拟结果相吻合。通过Max-well磁场控制方程建立同轴旋转磁场辅助热源模型,采用ANSYS软件对温度场进行数值模拟,对比不同焊接方法下的温度场实测结果。发现施加磁场之后,焊缝区的温度平均值上升40℃左右,温度场的仿真结果与实测结果相吻合,误差低于8%,初步说明在焊缝内部产生的磁涡流对焊缝金属起到局部热作用。通过单因素变量法设计了磁场辅助HR-FSW焊接工艺试验,采用接头性能分析与焊缝组织观察相结合的方式,同时运用EBSD技术,探究了磁场作用下,主轴转速与焊接速度对接头质量的影响,以此验证磁场作用效果。结果表明,磁场作用下,焊缝表面平整度及光滑程度更高,鱼鳞纹理更细致均匀,接头截面各区域分界线模糊化,前进侧金属堆积流线层和“S”线等缺陷消失,焊核区晶粒更为细小且致密。接头抗拉强度提高并不明显,硬度值波动幅度平稳,硬度提高了8.7%。充分说明,“磁控”HRFSW焊接方法,加强了焊缝区塑性金属的搅拌,细化焊核区晶粒,促进了焊缝塑性金属的流动,有效的改善了焊缝内部成形情况,对接头焊接质量的提升起到了一定的积极作用。