轻量化是当代汽车工业发展的重要趋势,而铝/钢异种连接是汽车轻量化的重要手段之一,目前仍存在因铝合金与钢的材料性质差异大而造成的焊接缺陷等问题。本文分析了铝/钢焊接接头的组织分布规律,揭示了铝/钢的连接机理。根据设计的工艺方案,分析了搅拌针转速与焊接速度对接头组织、力学性能的影响规律,通过数理统计优化了焊接工艺方案,并探索了接头的失效过程与机制。本文的研究成果将为铝/钢材料的连接及应用提供了研究基础与试验依据。分析了焊接接头的组织分布规律,结果表明,接头成形良好,无明显焊接缺陷,其组织分为焊核区、热机影响区、热影响区及铝/钢界面,其中焊核区由细小的等轴晶构成,热机影响区由变形晶粒与部分等轴晶构成,热影响区组织形貌与母材接近,但晶粒尺寸更大。分析了铝/钢界面结构,发现焊接接头通过界面冶金反应和元素扩散的方式形成连接,并且有机械咬合现象存在,并可能依次有金属间化合物Al5Fe2、Al13Fe4 生成。揭示了工艺参数对接头组织形貌的影响规律,发现热输入与焊缝金属的塑性变形共同决定着接头微观组织特征,当搅拌针转速过低时,容易产生回填不良等缺陷;当搅拌针转速过高时,容易产生飞边、钩状组织等宏观形貌。当焊接速度过低时,接头易产生飞边、孔洞、钢颗粒等不良组织,而过高的焊接速度容易使接头表面产生剥落现象,且各区域平均晶粒直径随搅拌针转速的增加而增大,随焊接速度的增大而减小。分析了铝/钢接头界面结构特征,结果发现,当搅拌针转速较低或焊接速度较高时,接头铝/钢界面不发生铝/钢混合,界面仅由固溶体Al（Fe）、Fe（Al）与金属间化合物Fe2Al5组成;而当搅拌针转速较高或焊接速度较低时,接头铝/钢界面附近存在明显的铝/钢机械混合物,界面物相由固溶体Al（Fe）、Fe（Al）与金属间化合物Fe2Al5、FeAl3组成,且裂纹在铝/钢界面两侧萌生,并沿金属间化合物扩展。分析了焊接参数对接头硬度的影响,发现接头在宽度方向的硬度分布均关于焊缝中心对称,呈“W”型,且接头焊核区硬度较高,热影响区最低。随着搅拌针转速增加或焊接速度降低,接头表面各区域硬度降低,而铝/钢界面处硬度增加,形成极值。分析了焊接参数对接头拉剪强度的影响,发现铝/钢搅拌摩擦焊搭接接头的拉剪强度在搅拌针转速100 rad/s、焊接速度1.5 mm/s条件下达到最大值91 MPa,并通过福格特公式拟合发现,最优工艺参数为搅拌针转速103.71 rad/s、焊接速度1.58mm/s。分析了焊接接头的断裂失效形式,发现接头断口形貌呈撕裂韧窝与河流花样等特征,表明铝/钢搅拌摩擦焊搭接接头失效为混合型断裂。