随着现代工业的发展,对产品的结构性能和轻量化提出了更高的要求,铝合金作为轻量化材料在工业制造中得到了广泛的应用,由此引出了铝合金和其它金属连接的工艺问题。摩擦堆焊作为一种固态沉积技术,其不会融化金属的特点使得其接头质量更好,因此,采用摩擦堆焊技术研究异种金属的连接具有十分重要的科学意义和应用价值。本文以AA6061铝合金和316L钢作为研究对象,首先研究单层的摩擦堆焊,采用三因素三水平的27组全因子试验,研究旋转速度、焊接速度和下压速度对堆焊层形貌和性能的影响。同时检测温度场、轴向力和微观组织结构,从多方面分析结合强度变化的规律。在确定单层最优参数组后对316L基板表面的粗糙度进行研究,采用不同的方法制作了四种不同粗糙度（0.5μm、1.7μm、3.8μm、7.5μm）的基板表面。分析粗糙度的变化对于结合性能的影响。在确定了最强结合的粗糙度基板之后,进行三层的摩擦堆焊研究。分析多层堆焊对微观组织和结合性能的影响。单层摩擦堆焊的试验结果表明:最佳的实验参数是转速900 rpm,焊接速度80mm/min和下压速度22.5 mm/min;高转速、低焊接速度与高下压速度是导致耗材中心温度升高的原因;下压速度越大,焊接速度越大,转速越小,轴向力则越大;转速与下压速度的比值为40时,结合强度最大;结合界面处的晶粒比堆焊层中心的晶粒要细,但和母材相比都有所细化;堆焊沉积效率最高达到了88%。对于基板粗糙度的试验研究表明:温度随着粗糙度增加而增加,轴向力则相应的减小;粗糙度最大的纹理表面形成了最好的结合强度;结合面越粗糙,耗材摩擦越剧烈,晶粒尺寸越小,晶粒越小结合性能越好;利用扫描电镜（SEM）的能谱分析（EDS）对结合面进行了线扫描,发现在结合面处的316L侧含有大量铝元素,在AA6061侧也发现了大量的铁元素,证明了元素的扩散。对于多层摩擦堆焊的试验研究表明:二层的最佳参数是转速700 rpm,焊接速度100 mm/min和下压速度27.5 mm/min;最终获得了宽22.36 mm,厚7 mm的三层堆焊层;对二三层中心的晶粒尺寸进行统计发现晶粒尺寸小于第一层中心的晶粒;随着焊接层数的增加结合性能逐渐下降,原因在于多次焊接产生的高温向下传递使得结合界面晶粒粗化,持续的轴向力产生残余应力也导致了性能的下降。