铜和铝在电气电力,汽车和制冷暖通等行业中都能找到各种应用,然而,铜的价格比铝贵得多,因此,通过全部或部分用铝替代铜部件,以降低成本,一直是相关行业研究与工程应用的热点之一。铝与铜的同时应用必然产生大量的铜铝接头,而通过研究铝/铜异种材料的高效焊接方法,以获得高质量的铜/铝连接接头是一项具有挑战性的任务。搅拌摩擦焊作为一种新型固相焊技术,能够实现良好的异种金属连接,搭接接头形式能连接板厚不同的组合。铝/铜异种金属搅拌摩擦搭接焊工艺尚处于实验研究阶段,对铝/铜异种金属搭接的温度场研究报道还不多。研究搅拌摩擦焊温度场对选择焊接工艺参数具有指导意义。本研究以厚度为2mm的1060纯铝板和T2工业纯铜板作为研究对象,进行搅拌摩擦搭接焊,研究焊接参数对焊缝表面成形、焊缝截面宏观形貌、力学性能的影响规律,探索铜/铝接头组织结构特征和物相成分,同时,通过热电偶对温度场进行测量,结合数值模拟方法,深入研究铜铝搅拌摩擦搭接焊的温度场分布规律和产热机理。通过合理设置搅拌头旋转速度和行进速度等焊接参数,获得了焊缝表面成型质量较好的铝/铜搭接接头。焊缝横截面观察发现,焊核区内组织晶粒细小而均匀;热影响区的组织晶粒较大。本研究中,铝/铜接头中存在及少量金属间化合物CuAl₂和少量Cu₉Al₄,由于铜、铝原子迁移性的差异,焊缝区富铜的Cu₉Al₄相要比富铝CuAl₂占比更多,这一方面使焊缝截面上的硬度峰值提高,另一方面,少量Cu₉Al₄相的存在还对接头的拉剪性能有提升作用。本研究使用热电偶测量了搅拌摩擦搭接焊热过程的温度,得到不同特征点的温度曲线。发现在搅拌摩擦焊接过程中,特征点的温度曲线都有相似的升温降温趋势。在距离焊缝同样水平长度的位置,靠后焊接的峰值温度大于靠前位置,且峰值温度随板厚增加而降低。本研究还应用ABAQUS软件建立了焊接过程的三维模型,并进行焊接热过程的数值模拟。结果显示,焊缝中心的温度远未达到金属的熔化温度。对比模拟特征点和实测点的温度曲线发现,建立的模型合理,且具有较好的精度。进一步进行温度场实验发现,在常规搅拌摩擦焊中此热源模型有较好的适应性。