随着能源危机的日益严重,轻量化技术受到越来越多的关注。镁-钢连接件既能减轻整体结构的重量,又能保证结构的强度,有着良好的应用前景。可是,由于物理化学性能的差异和金属间化合物的形成,钢和镁及其合金的连接一直是焊接领域的难点。搅拌摩擦点焊作为一种优质、高效、节能和环保的固相连接方法,在航空、航天、船舶以及车辆制造等领域均有所应用,具有广阔的应用前景。本文采用自行设计的无匙孔搅拌摩擦点焊焊机对1mm厚的DP600镀锌钢板和3mm厚的AZ31镁合金进行搭接点焊。焊后对接头分别进行横切、纵切及层切,采用扫描电镜(SEM)分析焊接接头显微组织和断口形貌。结果表明:镁钢间的混合主要发生在搅拌针作用区域,形成“机械互锁”的组织形貌,有利于增加两种材料的有效接触,形成复相强化;轴肩作用区镁钢间搅拌不明显,界面较平滑,镁钢界面形成了金属间化合物以及氧化镁,降低了接头的塑性和韧性。对DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊接头进行拉伸试验,发现焊接接头从搭接界面上断裂,断口呈“脉状花样”,为延性断裂。为了得到DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊塑性金属流动的动态特征,利用有限元分析软件ANSYS模拟出点焊过程中的流场。焊接过程中金属的塑化程度跟温度相关,参阅文献,将轴肩与焊材的摩擦产热假设为面热源,搅拌针的摩擦产热假设为体热源,通过移动坐标系将瞬态问题转换为稳态问题,获得了搅拌摩擦点焊过程的温度场。发现最高温度出现在轴肩2/3处,且在镁合金固相线以下,表明DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊过程无熔化相生成。分析焊接时塑性金属的流动特性,发现DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊焊接过程中,焊点区域粘塑性金属流动方向与搅拌头旋转的方向一致,且围绕焊点中心指向焊点边缘;DP600上表面塑性金属流动的最大速度处在轴肩2/3处,镁/钢间的连接主要是在搅拌针的插入、后退及回抽的过程中相互嵌入对方,接头强度有明显提高,这也是无匙孔搅拌摩擦点焊优于其它焊接方法的原因。通过对比试验结果与模拟结果,发现数值模拟的结果基本上反应了焊接过程中塑性金属的大体走向,进一步揭示了无匙孔搅拌摩擦点焊连接机理。