铜/不锈钢异种材料的焊接可以将铜良好的导电、导热性与不锈钢良好的机械性能相结合,有利于发挥两种材料的优势。但在铜/不锈钢的熔焊中,二者物理性质差异过大易导致焊接裂纹;熔池中发生的铁-铜液相分离可能导致焊接缺陷的产生。另外,成分及组织与母材相异的焊接接头会成为力学性能及耐蚀性能的薄弱区域。本文采用钨极氩弧焊,分别填充纯铜焊丝、307Si焊丝和NiCrMo-3焊丝对T2紫铜/316L不锈钢异种金属进行对接焊。通过分析接头的微观组织和性能,探究焊丝和工艺参数对铜/钢异种金属接头组织成形、力学性能和腐蚀性能的影响。在合适的工艺参数下,使用纯铜焊丝、307Si焊丝和NiCrMo-3焊丝均实现了接头内部无缺陷的高质量焊接,各接头的抗拉强度均达到铜母材的77%以上。铜侧热影响区为接头力学性能的薄弱区域,三种焊丝制备拉伸试样均断裂于此,各接头抗拉强度相近。拉伸断口分布着韧窝和延伸区,呈现典型的韧性断裂特征。本文基于Fe-Cu合金的凝固特点,结合焊缝的微观组织,对铜/不锈钢焊缝组织形成机制进行了深入的分析。使用纯铜焊丝焊接铜/钢时,铁-铜液相分离对焊缝组织的形成起主导作用。焊缝组织为铜基体中分布着大量由铁-铜液相分离形成的富Fe球和富Fe枝晶。在铁-铜初次液相分离形成的富Fe球内还分布有标志着铁-铜二次液相分离的富Cu相。使用307Si焊丝焊接铜/钢时,焊缝中仍会发生铁-铜液相分离现象。但由于307Si焊丝与纯铜焊丝制备熔池冷却速率的差异,以及富Fe相与富Cu相发生液相分离需满足的过冷条件不同,导致两种焊丝制备焊缝中液相分离程度不同:307Si焊丝制备焊缝中初次液相分离所得富Cu球并未发生二次液相分离。使用NiCrMo-3焊丝焊接铜/钢时,由于Ni元素会减小铁-铜间的混溶间隙,导致液相分离难以发生。因此,镍基焊丝制备焊缝组织为Ni-Fe-Cr间形成的γ相和被排到结晶间隙形成的ε-Cu。基于焊接熔池边界凝固理论,结合界面处宏观偏析现象,分析了各焊丝制备接头铜侧和钢侧界面未混溶区宏观偏析机制。填丝焊时,熔池边缘形成非等温边界。其中,纯铜焊丝制备接头的钢/焊缝界面附近液态母材的温度高于熔池主体的温度,导致岛状和半岛状未混溶区的形成;307Si焊丝和NiCrMo-3焊丝制备接头铜/焊缝界面附近液态母材的温度低于熔池主体的温度,导致富Fe相和富Ni相侵入铜基未混溶区。在纯铜焊丝、307Si焊丝以及NiCrMo-3焊丝制备接头的浸泡腐蚀试验中,焊缝中发生局部电偶腐蚀,富Cu相均充当阳极发生溶解,而富Fe及富Ni相充当阴极。浸泡腐蚀结果和电化学测量结果均表明,各焊丝制备接头的耐蚀性顺序为:NiCrMo-3焊丝>307Si焊丝>纯铜焊丝。