异质金属复合构件能够充分发挥各组成材料在性能和成本等方面的优势,满足不同服役条件对材质的特殊要求,使得异质金属复合构件的焊接制造已经成为高端制造领域的发展前沿。然而,异质金属焊接容易出现冶金不相容等严重影响接头质量的瓶颈难题,抑制接头界面产生金属间化合物（intermetallic compound,IMC）成为保障接头可靠服役的关键。降低焊接热输入是抑制接头界面产生脆性IMC的主要手段,诸如摩擦焊等界面金属产生大变形的方法为实现低温高效焊接提供了可能,但背后的科学机理尚不明确,因此充分理解接头界面反应机制对于指导异质金属高性能焊接制造至关重要,同时将为开发新型低温高效焊接方法提供理论依据。本文以工业纯铁和1060铝合金典型材料作为研究对象,通过扩散焊、热浸镀等方法研究固态铁/固态铝（固/固）、固态铁/液态铝（固/液）界面反应的差异性、元素扩散行为以及力学性能随工艺参数的演变规律,并结合热力学和动力学理论知识对界面反应层生长行为及规律进行分析。进一步结合冷轧塑性变形以降低真空扩散焊过程的焊接温度,将经冷轧塑性变形处理的试样在不同焊接工艺参数下进行扩散连接,系统研究接头界面组织形貌、元素扩散行为、力学性能随工艺参数的演变情况,揭示塑性变形对接头界面反应过程的影响规律,阐明塑性变形影响下的异质金属接头原子扩散机制。获得主要研究成果如下:固/固和固/液界面IMC的相组成和微观组织形貌存在较大差异。固/固界面处IMC主要由Fe2Al5相和极少的Fe Al3相构成,IMC层呈轻微的波浪状向铁侧生长;固/液界面处IMC由Fe2Al5、Fe Al3以及少量Fe Al相组成,且Fe2Al5层呈指尖状向铁侧生长。两者界面处的IMC厚度均随温度和保温时间的增加而增大。基于动力学理论,计算得到固/固及固/液界面反应层的生长激活能Q分别为286.0 k J/mol、71.5 k J/mol。固/固及固/液界面区显微硬度明显高于两侧的纯铁和纯铝母材,界面区最高的显微硬度可达850 HV左右。随着焊接温度和时间的增加,固/固界面剪切强度呈先上升后下降的趋势,在焊接温度600℃、保温时间120 min、焊接压力1 MPa工艺条件下,固/固接头的剪切强度为35 MPa。而固/液界面结合强度随热浸温度和时间的增加变化不大,剪切强度最高仅有16 MPa。试样均在界面处发生断裂,呈现出明显的脆性断裂特征。固/固接头裂纹呈现出两种扩展路径:（i）裂纹在IMC/1060铝合金界面处发生扩展,（ii）裂纹沿IMC与IMC/1060铝合金界面交替扩展,而固/液接头裂纹仅在IMC/1060铝合金界面处发生扩展。在以上研究基础上,为进一步抑制IMC生成并提高扩散焊接效率,提出结合冷轧塑性变形的真空扩散焊新手段,研究得出了塑性变形对接头界面反应的作用规律。不同变形量下接头界面均形成了由Fe2Al5相及少量Fe Al3构成的反应层。随着焊接温度升高与保温时间延长,接头界面反应层厚度明显增加,反应层长大过程中没有新的物相生成;相同工艺条件下,变形量越大元素的扩散距离越远,所得接头界面反应层也越厚。基于Arrhenius公式,计算得到20%、40%、60%以及80%变形量下接头界面反应层的生长激活能分别为Q20%=282.0 k J/mol、Q40%=276.2 k J/mol、Q60%=261.1 k J/mol、Q80%=251.1k J/mol。随着变形量增加,生长激活能呈现出下降的趋势,当变形量为80%时,生长激活能较20%变形量接头降低了12.2%。揭示了接头剪切强度随工艺参数及塑性变形的演变规律:剪切强度随反应层厚度增加先增大后减小。当焊接温度为575℃,变形量为40%时,接头剪切强度达到最大值39MPa。接头在界面处发生断裂,断裂模式为脆性断裂特征。在压缩剪切测试过程中,裂纹呈现出两种不同的扩展路径:（i）裂纹在IMC/1060铝合金界面处发生扩展,（ii）裂纹沿IMC与IMC/1060铝合金界面交替扩展。