为了满足不同行业对结构材料服役性能的苛刻要求,并出于减重和降低成本的考虑,铝/钛复合结构的应用前景愈加广阔。但是,铝/钛异种金属之间存在着巨大的性能差异导致了这两种金属的连接存在着诸多问题,并且由此限制了其应用,而搅拌摩擦焊在实现异种金属的可靠连接方面具有很大优势。本文对3mm厚的6061铝合金和2mm厚的TC4钛合金进行搅拌摩擦焊搭接试验,分析了焊接工艺参数对接头的组织结构及力学性能的影响规律,并通过分析焊接过程特征参数的变化对材料流动行为和接头界面处化合物层形成机制进行了探讨,从而揭示接头形成机理,为获得优质接头提供理论指导。研究了不同焊接工艺参数下的铝/钛异种金属搅拌摩擦焊搭接焊接试验,由于焊接热输入和搅拌头机械搅拌的复合作用,接头中的不同区域也在焊接过程中经历着不同的焊接热循环和塑性变形。因此,焊接接头横截面在微观结构上可以分为焊核区、连接界面区、热机影响区、热影响区和母材这五个区域;搭接接头界面组织结构十分复杂,主要存在三种特征结构:界面处两侧的弯钩状结构Hook、界面区中心区域的铝/钛复合层叠结构与弥散分布的复合颗粒结构。随着热输入量或搅拌针长度的增加,界面组织结构更加复杂,并且界面处主要生成的金属间化合物为Ti Al3。接头显微硬度分布测试及抗拉剪性能测试表明,搭接接头的显微硬度曲线基本关于接头中心对称,焊核区的硬度值最高,热影响区的硬度值最低,但整个接头的硬度值都要低于母材的硬度值。当使用搅拌针长度为3.1mm的搅拌头,设置焊接参数为搅拌头转速1000rpm,焊接速度100mm/min时,接头具有最高的抗拉剪性能,单位长度焊缝的最大载荷可达到442N/mm;接头的断裂机制比较复杂,断裂形式为脆性断裂+韧性断裂的混合断裂形式。被焊材料在焊接过程中不仅受到焊接热循环的作用还承受着搅拌头剧烈的机械搅拌作用,因此焊接过程特征参数的测定对揭示接头成形机理有重要作用。焊接工艺参数的改变,将改变搅拌头与材料间的相互作用,进而改变接头温度场分布和焊接过程主轴扭矩值。界面化合物形成热力学表明,在铝/钛固相反应中Ti Al3相最容易形成,并由于搅拌摩擦焊导致的动态再结晶过程,界面处产生大量的晶体缺陷促进了原子短路扩散过程,并且细小的再结晶晶粒缩短了原子所需的扩散距离、增加了参加扩散的界面数量,显著地提升了化合物层的长大速度。