传统的熔焊方法在焊接铝合金时易出现气孔、热裂纹等焊接缺陷,而铝钢两种金属由于热物理性质上存在的差异,且接头易出现硬脆的金属间化合物等,增加了二者焊接的难度。搅拌摩擦焊技术作为一种固相连接技术,焊接过程中产生的热量并没有达到金属的熔点,仅使被焊金属达到塑性状态,因此成为解决同种铝合金、铝钢异种金属的焊接性问题的有效方法。首先对4mm厚的7075铝合金进行了对接试验,在一定的焊接参数范围内均得到了外观成型良好、力学性能较高的焊接接头。接头最高抗拉强度可达母材80%。采用多种测试方法研究了焊接接头的宏微观组织与形貌、焊接参数对接头力学性能及硬度分布的影响规律等。对钢和铝异种金属进行了搭接试验,包括2mm铝板与2mm钢板的搭接以及3mm铝板与1mm钢板的搭接,结果表明:接头界面区两侧的钢被搅入铝合金后发生弯曲,呈现“弯钩状”。整个连接界面区域连续分布着钢颗粒夹杂物、叠层组织及金属间化合物层,这些成为影响接头质量的重要因素。对接头的界面处进行XRD分析,验证了金属间化合物AlFe、AlFe3的存在。接头拉剪测试的断裂位置有三种:热影响区、结合界面处及钢板母材。断口SEM分析显示热影响区断裂为韧性断裂,结合界面处为脆性断裂。界面处中心硬度值能达到340HV,且波动剧烈,与硬脆的金属间化合物有关。基于粘着摩擦理论,建立了4mm厚7075铝合金FSW过程中的产热模型,对同种铝合金对接焊中的温度场进行了数值模拟,并得出了焊接过程中温度场的分布规律:高温区位于轴肩的正下方焊核区,且在沿焊缝方向的横截面上整体呈现“碗状”。搅拌头前方的温度梯度比后方的温度梯度大,高温区相对于后方也较窄。对于所有焊接参数下的温度峰值均未超过母材熔化点,表明搅拌摩擦焊接过程一直处于固相连接状态。旋转速度与焊接速度对峰值温度有一定的影响。