镁及镁合金是目前最轻的商用金属结构材料,具有比强度和比刚度高、导热导电性与阻尼减震性好、电磁屏蔽、易于成型加工及回收再生等优点。同时,铝合金是工业生产中应用最广泛的轻质金属结构材料,具有密度小、比强度及比刚度高、导热及导电性好、耐蚀性好、成型性好、无磁性等优点。为了进一步提高复合结构的设计灵活性,将二者各自的优点结合起来,有必要实现镁合金和铝合金的异种连接。然而,铝合金与镁合金的焊接面临着巨大的挑战,因为焊接过程往往会形成脆硬的金属间化合物,从而降低力学性能。本论文选用AZ31镁合金和7A04铝合金进行了Mg-Al惯性摩擦焊接,分析了轴向压力（摩擦压力）对焊接接头显微组织和力学性能的影响。还通过摩擦焊接设置锌合金中间层,分析了基于中间层摩擦焊的接头结构和中间层对接头力学性能的影响。此外,由于Al-钢的良好焊接性,为了探索更为有效的中间层,还进行了Mg-钢的摩擦焊接,以及Mg与镀Zn/Zn-Ni钢的焊接,并分析了接头的微观组织及力学性能。结果表明:（1）研究了摩擦压力对Mg-Al异种惯性摩擦焊的影响,接头界面生成了金属间化合物层,主要由Mg₁₇Al₁₂和Mg₂Al₃组成,化合物层存在大量的微裂纹。随着摩擦压力的增加,金属间化合物层的厚度明显下降,大约为3⁷μm。由于焊缝界面镁合金侧晶粒细化,其显微硬度高于镁合金母材,而铝合金基体在焊接条件下硬度会下降,这表明铝合金侧发生了热软化。随着摩擦压力的增大,接头的抗拉强度显著提高,在124 MPa摩擦压力下,接头平均抗拉强度达到了96 MPa。所有的接头拉伸试样在金属间化合物层和铝基体之间的界面上以准解理断裂方式断裂。（2）通过摩擦焊接在铝合金侧设置5 mm厚的锌合金中间层,基于中间层的Mg-Al摩擦焊接头形成了良好的结合界面,但是接头从中间层断裂,接头抗拉强度约为18.95 MPa,由此可知中间层的强度对接头的力学性能很重要。（3）合适工艺条件下,可获得Mg-钢界面紧密结合的接头,在摩擦热和塑性变形作用下,不相溶的Mg-Fe组合发生元素相互扩散,界面上形成了非平衡固溶体。末端约束接头的烧损比没有约束的接头要小得多,此外,末端约束的接头界面紧密结合,没有杂质和碎屑,约束条件适度地促进了Fe扩散到Mg,以及Al元素在界面上的聚集。由于摩擦焊接是热加工过程,再结晶晶粒细化,镁侧界面附近组织显微硬度高于母材,而钢基体的硬度比母材略低。随着摩擦压力的增加,两种焊接条件下接头的抗拉强度都会显著增加。另外,末端约束接头的抗拉强度明显高于无约束接头,平均最大抗拉强度分别达到110 MPa和126 MPa,所有的拉伸试样都在界面上断裂。（4）基于电镀纯Zn和Zn-Ni镀层的Mg-钢摩擦焊接头显微组织及力学性能研究结果表明:纯Zn镀层与钢基体结合强度不高,导致摩擦过程中几乎完全被挤除,没有发挥连接桥的作用,接头力学性能较差,抗拉强度为23.02 MPa;Zn-Ni镀层与钢基体结合良好,焊接过程中在界面形成过渡层,但由于热输入低,冶金反应不充分,界面处存在裂纹,接头力学性能较差,抗拉强度为28.95 MPa。对于摩擦焊,设置过渡层需要考虑镀层与基体的结合强度,以及促进冶金反应的充分进行。