铝/钢惯性摩擦焊时,一般要求界面温度不超过铝的熔点,接头界面的温度对于金属流动行为、界面元素扩散和IMC的生成有显著的影响。为揭示界面热输入对铝/钢接头界面作用机制,获得良好的铝/超高强钢接头,本文在低热输入前提下采用数值模拟分析方法,研究了6061-T6铝合金和42Cr Mo超高强钢惯性摩擦焊过程物理场变化及飞边成形情况。针对铝/钢平面直焊出现的问题,设计包覆性结构并优化,进行铝/钢焊接试验,通过场发射扫描电镜、能谱分析仪等研究包覆性结构带来的界面温度变化对接头界面的影响,并探究了IMC层厚度与接头强度间的关系。本文首先运用ABAQUS有限元软件,建立了铝/钢惯性摩擦焊三维热力耦合模型,同时使用耦合欧拉-拉格朗日法解决网格畸变问题,通过对比飞边形貌、烧损量及特征点温度验证了模型可靠性（误差10%以内）,证明耦合欧拉-拉格朗日方法在铝/钢惯性摩擦焊数值模拟中应用的可行性。模拟结果表明:摩擦转速3800r/min、压力3MPa下,铝侧界面温度最高达到513.4℃,钢侧达到491.3℃;2/3R半径处会产生环状的高热流密度区域;径向应力分布呈压应力在上,拉应力在下的状态;界面金属达到塑性状态后,塑性层厚度随温度升高而增加。对压力1.5MPa,转速分别为3800r/min、3500r/min、3200r/min,以及转速3800r/min,压力分别为1.5MPa、2MPa、3MPa参数下进行摩擦焊模拟,对比分析不同参数下的界面最高温度和飞边形貌模拟结果,结果显示,摩擦转速对界面温度的影响更大,轴向压力则对飞边的成形影响更大。根据模拟分析结果,对铝钢在转速3200-3800r/min,压力1.5-3MPa低热输入下进行平面直焊试验,发现低热输入下钢侧界面温度偏低,接头冶金结合程度不足,导致焊后接头经敲击后直接发生断裂,铝/钢没有实现有效连接。为在低热输入下提高界面温度,设计包覆性结构进行铝/钢摩擦焊试验,研究结果表明:同样参数下包覆性结构能有效提高铝/钢界面温度,使钢侧产生塑性变形,实现铝和超高强钢的有效连接,界面IMC层主要由Fe Al、Fe2Al5相组成。但是试验同时发现,包覆性结构影响了界面金属流动,使IMC无法及时排出,易形成过厚IMC层,并随着摩擦压力作用,过厚的IMC被混叠挤碎。针对包覆性铝/钢惯性摩擦焊出现的问题,改进包覆直径和包覆夹角,研究表明:包覆直径增大,减小了对塑性金属向两侧流动的限制,而包覆夹角增大,则有利于界面过热金属在压力作用下向外流动,并且获得的铝/钢界面连接紧密,有明显嵌合形貌,IMC层厚度也显著降低,接头强度最高提升74.9MPa（由61.5MPa提升到136.4MPa）;当IMC层厚度小于12.8μm时,其厚度的增加有利于接头强度提升,当IMC层厚度大于12.8μm时,随着厚度的增加则会导致接头性能的恶化。因此,铝/钢惯性摩擦焊中控制其IMC层的厚度对提升接头强度有重要意义。