摩擦塞焊作为一种新型的固相焊接技术,具有节能、绿色环保、接头性能良好等优点,在船舶、航空航天等领域有广阔的应用前景。通过实验与理论相结合的研究方法,本文建立了摩擦塞焊初始阶段温度场与工艺参数和材料物性参数间的解析模型,为实际生产过程中工艺参数的选择提供了一定的理论指导。主要工作内容及成果如下:首先,通过7075-T6铝合金摩擦塞焊实验,对摩擦塞焊初始阶段产热和温度场演变规律以及焊接接头的微观组织和显微硬度进行了深入的研究。通过研究,发现了摩擦塞焊初始阶段产热功率呈近似线性增长的基本规律;揭示了摩擦塞焊初始阶段产热对于焊接过程的重要性;分析了热力耦合作用下焊接接头的微观组织及显微硬度。其次,基于传热学、摩擦学以及弹塑性力学理论,对摩擦塞焊初始阶段进行了理论解析。依据产热的连续性,求得了峰值功率的解析式;结合前述实验研究成果,提出了产热功率线性化假设,进而建立了初始阶段线性产热模型。综上,给出了完整描述摩擦塞焊初始阶段非稳态导热问题的数学模型。最后,利用拉普拉斯变换法对上述数学模型进行求解,求得了摩擦塞焊初始阶段温度场的解析解,从而将温度与工艺参数和材料物性参数关联起来了。基于线性产热模型,利用有限元软件建立了7075-T6铝合金摩擦塞焊热力耦合三维有限元模型。结合7075-T6铝合金摩擦塞焊实验及其数值模拟,从初始阶段的峰值温度、持续时间以及温度变化曲线这三个方面验证了温度场解析模型的正确性和可靠性。