钛合金和铝合金在航空航天、交通运输等对轻量化需求较高的领域有着广泛的应用,由它们组成的复合结构可以实现两种金属材料的优势互补,应用潜力巨大。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)是一种新型固态焊接方式,它的出现为实现异种金属材料的焊接提供了一条有效的途径。本研究使用在常规FSW基础上发展而来的超声辅助搅拌摩擦焊工艺(Ultrasonic assisted friction stir welding,UAFSW)对6061-T6铝合金和Ti6Al4V钛合金进行了焊接,并对不同工艺下接头的成形、显微组织和力学性能进行了对比分析。在合适的焊接参数下,施加超声能够有效提升铝/钛异种合金接头的质量,增加接头拉伸强度,这主要是因为:超声提高了材料流动性能,使接头内的体积型缺陷减少;超声减小了焊核内的晶粒和钛合金颗粒的尺寸;在具有较低焊接热输入的焊接参数下,接头铝/钛界面处的连接主要依靠扩散连接,超声使扩散层厚度增加;在超声作用下,UAFSW接头的铝/钛界面底部形成了钩状结构,这使界面结合长度变大并产生互锁效果。当使用高热输入的焊接参数时,施加超声会对接头产生一定的不利影响。在高转速下,铝/钛界面处会产生Al-Ti金属间化合物,施加超声后接头界面处的金属间化合物的分布有扩散趋势。当偏置量过大时,由于焊接热输入过高,铝合金材料流动性能很强,施加超声会促使铝合金材料沿轴肩两侧从焊核中溢出,造成接头内材料缺失,形成严重隧道缺陷。另外,在大偏置量下,界面处会产生较厚的Al-Ti金属间化合物层,超声振动会使金属间化合物层内出现裂纹。