在航空领域中大量的使用聚合物与铝合金复合结构可以显著的降低结构重量,极大的提升飞行器的机动性能。搅拌摩擦焊具有焊接温度低及增加接头机械混合的特点,对于金属与热塑性聚合物性能差异较大的材料的连接具有优势。然而,金属与聚合物连接中通常会存在表面成型差以及拉伸性能低的问题。为解决上述问题,本文首次提出超声与静止轴肩复合辅助工艺对金属与聚合物进行连接,同时控制接头成型以及性能。本文对接头成型、拉伸性能及断裂路径进行详细的分析,进而揭示金属与聚合物的连接机制。本文采用聚合物作为上板材的搭接方式对金属与聚合物实现连接。在常规工艺下,焊缝表面容易出现较多的瘤状物,导致焊缝内部材料不足,在搅拌区容易产生孔洞缺陷,严重降低接头的有效承载面积,进而使得常规工艺下接头性能较低。静止轴肩具有随焊碾压的作用,在焊接中可以为接头提供顶锻作用,可以获得一个表面比较光滑且无飞边的焊缝表面,可以有效减少焊缝内部缺陷的产生。此外,静止轴肩可以增加铝锚结构尺寸以及促进铝锚结构向搅拌区外侧弯曲,进而增加接头机械互锁能力,其中机械互锁是金属与聚合物连接的主要机制。超声-静止轴肩辅助工艺下,超声的热作用、强振动作用以及声空化效应可以有效的增加控制铝锚结构尺寸,增加接头的有效搭接厚度,同时增加接头内部材料混合程度;在较低转速以及较高的焊速下对接头强度的提升较为明显。因此,超声有利于拓宽焊接工艺窗口。