铝/钢异种材料的连接一直是具有很高研究价值的课题之一,改善其焊接接头的组织形貌并提高其力学性能是研究铝/钢连接的重要目的,铝/钢焊接接头在航空航天以及汽车制造等领域应用前景广泛。目前为止,针对铝/钢材料的焊接也有了许多的研究,但由于其焊接的难度较高,导致焊接接头力学性能较差。本文根据现有研究中存在的问题以及在工业生产应用上的迫切需要,针对铝/钢焊接接头的气孔缺陷、界面层不均匀等问题,开展对铝/钢材料的摆动激光焊接技术研究,改善界面层不均匀问题、抑制焊接缺陷,提高铝/钢接头力学性能。首先,对2mm厚的铝/钢材料进行了焊接工艺的系统研究。对不同的摆动激光形式进行了对比分析,并重点研究了摆动形式为无穷形(轨迹为∞形)时摆动激光填丝焊接的工艺特点。摆动激光焊接采用聚焦模式,提高了激光的能量利用率,并且在更加大且均匀的热源下,得到了更好的焊缝成形,解决了焊缝背部润湿不良的问题。除此以外,在单激光焊接时由于熔池存在时间短,气体来不及逸出易出现气孔,摆动激光焊接可有效抑制气孔。除此之外,横向摆动激光焊接与纵向摆动激光焊接由于边缘处能量密度高,在焊接中易出现焊接飞溅,而当采用环形摆动以及无穷形摆动焊接时,焊缝成形得到了明显的改善,且采用无穷形式摆动焊接时接头抗拉强度达到186MPa。并进一步采用无穷摆动形式对5mm厚的铝/钢材料进行了研究,相对于单激光焊接成形明显改善,接头抗拉强度为62MPa。其次,对不同参数下的摆动填丝焊接的高速摄像进行了观察分析,单激光填丝焊接由于焊接过程受等离子体影响,焊接过程稳定性较差,而横向以及纵向摆动激光焊接由于其能量分布的不均匀性,在摆动的边缘处能量输入过大,导致焊接过程易产生飞溅。采用环形以及无穷形摆动激光焊接时,能量输入较为均匀,且匙孔大小稳定,焊接稳定性好无飞溅产生。在熔池流动方面,横向摆动激光填丝焊接时,激光的横向摆动对熔池前端挤压,加速熔池内液体流动,并扩大了熔池面积增加其存在时间。环形摆动时熔池内部呈现环形涡流,并平稳的向前移动。无穷形摆动焊接时,摆动形式较为复杂,对熔池的搅拌作用剧烈,熔池内液体流动速度快,热量传递更为均匀。最后,对铝/钢接头的微观组织进行了研究和分析,得到了单激光以及不同摆动形式焊接下的焊缝组织以及界面层,摆动焊接下得到的焊缝组织无明显缺陷,钢侧钎焊界面处界面层在不同热输入条件下,其相组成有所不同:当焊接热输入较高时,主要为三种相组成即Fe2Al5层、Fe Al3层以及Al8Fe2Si层;焊接热输入适中时,由Fe Al3层以及Al8Fe2Si层组成。单激光焊接时焊缝上下部位的界面层厚度相差较大,当采用不同的摆动形式进行激光焊接时,均可通过调控界面热场分布得到更为均匀界面层,其中采用无穷形激光焊接时界面最为连续均匀,平均厚度为4.6μm。通过有限元模拟得到了钢侧界面处的热循环曲线数据,并据此计算出各相的吉布斯自由能数据,通过对其不同温度下吉布斯自由能大小的比较,从热力学方面验证了在对界面层各相分析时的正确性。