本文针对铝合金/不锈钢TIG熔-钎焊接头稳定成形、金属间化合物控制以及非平衡态固液界面反应机理三个有待解决的关键问题展开研究。首先通过对钎剂的改性、送丝方式及背部垫板的优化实现了接头稳定成形；进一步实现了铝合金高频感应热丝技术在该体系中的应用，扩大了工艺范围、降低了焊接电流并提高了接头强度及稳定性；在此基础上，基于降低热输入以及界面金属间化合物生长与分解动态调控的两种化合物控制思想，分别实现了ER2319及ER1100两种焊丝填充接头组织与性能的有效控制，实现了铝/钢异种金属的优质连接；研究了接头微观组织结构特征，深入分析了界面金属间化合物及焊缝中析出相，评定了接头断裂行为，建立了接头工艺-组织-性能三者之间的联系；通过对界面温度场的模拟，结合热力学与动力学相关理论，揭示了不同情况下界面层的生长机制及规律。通过在Nocolok钎剂中加入高纯铝粉并对其含量进行优化，研制出了可以在交流电弧下发挥良好作用的钎剂，在不锈钢表面使用此钎剂可使电弧稳定性提高、钎料润湿角减小、铺展面积增加。当钎剂中铝粉的添加量在0-40wt.%变化时，润湿角减少、铺展面积增加，IMC厚度变化不大；当铝粉的添加量大于40wt.%时，润湿角及铺展面积变化不大，IMC厚度明显增加。在钎剂中添加铝粉改变了钎剂的作用机制，钎剂中铝粉的熔化即完成了铝液对不锈钢表面的润湿，钎料的铺展过程则变为铝熔池与钎剂中熔化的铝粉的混合。采用双送丝方法很好地解决了铝/钢TIG熔-钎焊对送丝位置敏感及连接薄板时容易烧穿的问题。通过采用不同的送丝搭配及合适的焊接电流，分别实现了母材厚度为1.5mm、3mm和4mm接头的稳定成形。通过采用不锈钢垫板替代铜垫板增加了背部熔透，解决了由于铜垫板导热过快而导致的背面成形不均一的问题，实现了均匀、稳定、饱满的背面成形。基于降低热输入的思想对ER2319焊丝填充接头的组织和性能进行控制。首先根据铝合金焊丝高电导率和高热导率的特点构建了高频感应双热丝系统，可将不同直径的铝合金单丝或双丝加热至400oC以下的任意温度并连续稳定送进。通过采用高频感应热丝脉冲焊，可减小电弧热输入、有效降低界面温度场，界面峰值温度可由采用冷丝时的810oC降至698oC，界面反应时间由6.5s降低至3.5s，界面底部IMC厚度可控制在3.3μm左右，接头抗拉强度达到280Mpa。界面化合物由θ-(Fe,Cu)4Al13相及少量的Cr0.7Fe0.3Al6组成，焊缝中析出相为Al2Cu。随热输入增加，界面反应峰值温度及固液反应时间增加，金属间化合物厚度增加，接头力学性能下降。接头具有两种断裂模式，高强度接头断于靠近铝侧熔合线的焊缝处，而强度较低的接头起裂于界面底部IMC并向上延伸至焊缝。基于界面金属间化合物生长与分解动态调控的思想对ER1100焊丝填充接头的组织和性能进行控制。首先采用响应曲面法结合中心复合设计对工艺进行优化，考察的主要工艺参数为脉冲峰值电流、脉宽比、脉冲基值电流、脉冲频率，响应值为接头整体及去掉余高后的抗拉强度。建立了二阶回归模型并用此模型实现了对焊接工艺的优化及接头性能的预测，优化后接头强度最高可达238MPa。基于建立的回归模型对单因素及交互作用的影响进行了深入分析。对接头微观结构分析表明，ER1100焊丝填充接头的界面化合物由厚度为200nm左右η-Fe2Al5相和厚度为几个微米的θ-Fe4Al13相组成，焊缝中析出相为条状或网状的FeAl6。随着焊接电流的增加，界面化合物厚度先减小后增加，焊缝中FeAl6的析出量增加，接头性能先增加后减小。接头主要存在两种断裂模式，强度较低的接头起裂于界面底部并向上延伸至焊缝，强度较高的接头断裂于界面化合物层。根据使用填充材料和化合物控制策略的不同，结合动力学相关理论，分别对两种情况的界面反应机理进行了深入分析。针对ER2319焊丝填充接头，基于溶解动力学控制的动态溶解-扩散过程建立了界面化合物生长模型，实现了给定温度下界面化合物生长速度及厚度的预测。针对ER1100焊丝填充接头，同时考虑固液界面化合物的生长与溶解，从二个区间分析了化合物生长与分解速率的动态变化，揭示了化合物厚度-FeAl6析出量-焊接电流三者之间的内在联系。针对两种填充材料的特点采用相应的化合物控制策略均可获得优质的连接接头。虽然ER1100填充接头的抗拉强度略低，但其塑性与冲击韧性远远优于ER2319填充接头，从而表现出更好的综合性能。