车身上使用钢/铝结构件实现汽车减重成为当前汽车技术的前沿和热点,激光深熔焊具有能量密度高、焊接过程稳定等优点,成为钢/铝结构件的重要连接方法,但钢/铝异种金属在激光深熔焊过程中涉及多种物理现象,熔池中小孔的形成、不同金属混合区热力学性能参数的处理及固/液/气多项耦合动力学行为的作用机制,目前尚不清晰。为了解钢/铝焊接过程中温度场分布及熔池中流体的动力学行为,本文选取车用DP590双相钢和6016铝合金作为研究对象,基于钢上/铝下搭接激光深熔焊接试验观测的熔池形貌,利用多物理场分析软件Comsol Multiphysics5.3建立钢/铝异种金属焊接二维数值模型,考虑焊接过程中产生的反冲压力、表面张力及Marangoni对流对熔池流体流动的影响,采用连续函数处理Fe/Al混合区的热力学性能参数,使用水平集的方法捕捉小孔自由界面,利用Comsol软件中的流体传热和层流模块中的水平集方法模拟小孔的瞬态形成过程,使用带EBSD和EDS探头的扫描电镜和光谱仪研究焊接接头的相组成、元素分布以及焊接光谱,研究不同焊接工艺参数和物理驱动力熔池温度场和流动行为的影响,分析熔池温度场分布、小孔形成及能量传递机制,探讨激光深熔焊模式及对应工艺条件下FeAl化合物的分布规律,分析添加粉末对焊接接头组织及熔池流动的影响机制,研究结果期望为钢/铝搭接激光深熔焊接头中上层钢温度及界面处FeAl化合物形态与分布的调控提供理论指导。为获得最佳的焊接工艺条件,对不同焊接功率和焊接速度条件下钢/铝接头的温度场和流场进行数值模拟。结果表明,激光功率1300W以上时,激光焊接为典型的深熔焊模式;最佳的工艺条件下,即:激光功率2100W,焊接速度35mm/s,此时小孔宽度为1.4mm,深度为2.2mm;基于激光深熔焊模式下钢/铝层间有无添加Ti粉温度场与流场的数值模拟结果,发现添加Ti粉,可以调控钢/铝间能量耦合,降低熔池两侧由于温度差异而产生的对流,减少焊接接头焊缝区和热影响区的宽度;与未添加Ti粉相比,熔池中更多的金属液体发生气化,熔池的流动性得到提高;通过观察小孔的形貌,发现有无添加Ti粉,FeAl化合物主要分布在熔池底部及下层铝两侧;通过EBSD、EDS能谱以及光谱试验对数值模拟结果进行验证,发现添加Ti粉,焊接接头焊缝区铁素体减少,马氏体增多,与母材区各相的相对含量基本一致,上层双相钢未发生软化;添加Ti粉,铝侧熔池Fe/Al混合区的宽度大于未添加粉末Fe/Al混合区的宽度,FeAl化合物主要分布在熔池底部及下层铝两侧,与数值模拟推测结果基本相符。