本文基于铝/钢复合结构连接在汽车、轨道交通等行业轻量化的迫切需求,针对铝/钢异种金属传统熔化焊界面金属间化合物厚度过大,接头力学性能较低等问题,通过对厚度为3 mm的6061铝合金和3 mm的Q345D钢搅拌摩擦搭接试验研究,分析了不同焊接工艺参数下接头组织结构以及力学性能的变化。并对最优参数下的接头进行焊后热处理,提升了接头的力学性能,同时分析了焊后热处理工艺参数的变化对接头界面组织和力学性能的影响,为铝/钢异种金属连接的应用提供了新思路。在焊具转速为600-1400 rpm、焊接速度为50-400 mm/min和轴肩下压量为0.1-0.3 mm下,铝/钢搅拌摩擦搭接焊缝表面无明显焊接缺陷。接头中不同区域在焊接过程中由于焊接热循环和焊具的直接机械作用产生了不同的组织演变,根据组织的差异,接头不同区域可以分为焊核区、热机影响区、热影响区与界面铝/钢连接区域。变化焊接工艺参数时,不同焊接热输入会导致界面结构也会发生显著改变,在焊具转速为1000 rpm、焊接速度为200 mm/min和轴肩下压量为0.2 mm时,界面区域形成大量非晶组织;当热输入过大时,界面出现厚度较大的金属间化合物层;当热输入过小时,界面无明显金属间化合物,但冶金结合较差。接头硬度测试结果显示,接头硬度沿铝侧水平方向呈现出“W”型分布,焊核区硬度最高,热机影响区硬度前进侧高于后退侧,沿厚度方向在钢侧近界面处硬度存在明显提高的现象。接头拉剪测试发现,在焊具转速为1000 rpm、焊接速度为200 mm/min和轴肩下压量为0.2 mm时,接头拉剪载荷值达到最大6001 N。通过接头失效分析,最优参数条件下,接头在界面处和两侧母材发生断裂,断口形貌分析表明接头断裂模式为韧脆混合型断裂;当热输入过大时,接头沿着界面金属间化合物发生断裂;当热输入过小时,接头直接沿着界面开裂。对焊具转速为1000 rpm、焊接速度为200 mm/min和轴肩下压量为0.2 mm的接头进行了焊后热处理,研究了不同焊后热处理工艺参数对铝/钢搅拌摩擦搭接接头界面组织及力学性能的影响,结果表明,在高退火温度和长时间保温下,界面金属间化合物会发生明显长大,降低了接头力学性能;在最佳的热处理工艺参数下,接头最大拉剪载荷为8330 N,比未热处理的接头提升了38.8%。断裂位置及断口形貌表明,在最佳热处理条件下,断口表面存在大量金属间化合物,裂纹在扩展时倾向于钢侧金属间化合物层以及母材扩展,断裂形式为韧脆混合型断裂。