Ti/Al异种金属连接在航空航天和汽车行业的轻量化中有重要应用,因此,Ti/Al复合结构的需求显著增加。然而,由于异种金属之间的焊接性较差,传统的熔化焊难以获得力学性能优良的接头。本课题采用磁脉冲焊接技术实现了1060纯铝与Ti6Al4V异种材料搭接焊接。试验通过对焊接接头宏观形貌、微观组织演变及力学性能的表征和分析,阐明了放电能量和初始间距对接头界面的影响,接头微观组织与力学性能之间的关系,以及不同类型波状界面微观组织变化与晶格缺陷。同时,结合微观组织及力学性能的关系,揭示了磁脉冲焊接Ti/Al异种材料接头结合机理及强化机制。获得相关研究结果如下:磁脉冲焊接Ti/Al异种材料接头由环形焊接区和中心未焊接区组成,界面连接主要由扩散连接和机械互锁组成。接头质量受放电能量的影响大于受初始间距的影响,低放电能量导致接头承载能力较差。随着放电能量的增加,失效模式由接头断裂转变为Al侧母材断裂。初始间距为1.2 mm,放电能量为24 k J下接头剪切载荷最大,为4820 N。对比放电能量和初始间距对接头微观组织和力学性能的影响可知放电能量是界面波形的主要成因,而初始间距影响相同能量下的界面波形。由于界面发生相互扩散,在较高放电能量下异种金属界面处形成了少量金属间化合物Ti Al3相。在合适的工艺参数下,结合界面主要由四个区域组成:过渡区、剪切波界面区、正弦波界面区和平直界面区。过渡区微观组织受热-力耦合作用后形成约4μm厚的扩散层,扩散层区域小且不连续,对接头整体力学性能影响不大。在高应变作用下,由于开尔文-亥姆霍兹不稳定性形成了波状界面,不同波状界面的形成归因于碰撞角度的变化。在磁脉冲焊接过程中,元素扩散伴随着位错、层错和孪晶的形成,这为界面提供了足够的加工硬化能力。随着钛/铝磁脉冲焊接过程中应变率的不断增加,孪生成为主要的塑性变形机制。面角位错、形变孪晶和层错相互作用消除了Ti/Al界面由于高速碰撞所导致的热软化和局部绝热剪切,使界面具有持续的加工硬化能力和良好的力学性能。从热力学和分子动力学角度分析了非晶/纳米晶双相结构形成的原因,Ti-Al体系非晶的形成归因于高应变率碰撞导致的晶格坍塌和超扩散行为。非晶层中纳米晶是从非晶相中结晶形成的,非晶中形核活化能大于晶体长大的活化能,由于磁脉冲焊接过程时间极短,大部分输入能量用于晶体形核,而不足以使晶体完全长大,导致非晶层中纳米晶的形成。经过高速碰撞后,界面晶粒尺寸较母材晶粒发生了明显细化,由于碰撞过程中产生的热能和剪切变形,导致界面附近发生了动态再结晶。磁脉冲焊接Ti/Al接头界面处形成由非晶、纳米晶和超细等轴晶组成的梯度结构,良好的接头强度归因于这种“三明治”梯度结构。