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近年来,在工程应用中铝/铜搅拌摩擦焊接已经成为焦点,传统铝/铜异种金属搅拌摩擦焊接由于易产生金属间化合物,很难获得优质的接头。本文通过搅拌摩擦焊接技术,采用Al/Zn/Cu的接头设计,在2 mm厚的铝板和铜板之间加入0.2 mm厚的锌箔作为钎料,实现铝板与黄铜板和铝板与纯铜板之间的有效搭接,并获得了表面成形性较好、接头性能优良的Al/Cu异种金属搭接接头。采用有针搅拌头,在搅拌针未扎入下层铜板基体时,获得表面成形质量较好的焊缝。焊接过程中搅拌头转速n、焊接速度v和λ(v/n)是影响焊缝表面与横截面宏观成形质量的重要因素。在搅拌摩擦焊接过程中,焊核区底部中间层的峰值温度高于金属锌的熔点,熔化的锌在焊接过程中更容易被挤压、混合、扩散并溶解在焊缝中,达到冶金结合。采用无针搅拌头,将铝板作为为上层板时,在焊接铝板和纯铜板过程中,大幅度降低了焊缝表面宏观缺陷的数量。焊接过程中搅拌头旋转速度对中间层厚度有着更重要的影响,当搅拌头旋转速度从1200 rpm提升到2000 rpm时,在两组实验的中间层厚度分别从200μm和155μm下降到9μm和8μm。焊接过程中温度监测显示,一定工艺条件下,无针搅拌摩擦焊接过程中焊接峰值温度也高于金属锌的熔点。熔化的锌与塑形流动的铝混合、扩散和溶解形成冶金结合的接头,接头最大抗剪切力达到7.3 k N。采用无针搅拌头,将铜板作为上层板时,在焊接铝板和纯铜板过程中,当热输入量不足时,材料流动不充分,焊缝表面局部出现的“沟槽”状缺陷。焊缝横截面轴肩下方也出现由于无针搅拌头轴肩的扎入而形成了“压扁拉长”的不同于传统“洋葱环”的结构。随着焊接热输入量的增加,材料发生软化并被挤压,在焊缝中心形成了“月牙”型结构。随着混合、扩散和溶解过程的加剧,中间层逐步呈现双层结构,靠近铝侧基体为富铝的铝-锌合金层,靠近铜侧基体为富铜的铜-锌合金层。最大接头抗剪切力为8.9 k N,断裂面出现了两种合金组织,断口表现为沿晶断裂的形貌。