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随着能源危机与环境污染问题的日益加剧,汽车制造业面临着越来越严峻的挑战。汽车轻量化是提高车辆燃油效率及减少CO2气体排放量的有利对策。铝合金、高强钢等是重要的轻量化材料,在汽车设计、制造中采用铝/钢复合结构是实现汽车轻量化的有效措施。随之而来铝/钢复合结构的焊接可靠性成为亟待解决的问题。铝合金与高强钢在物理、化学性质方面存在巨大差异,严重恶化铝/钢异种金属的焊接性,焊接接头性能无法满足汽车安全性能与使用性能的要求,已成为制约汽车轻量化的主要技术瓶颈之一。电阻点焊具有成本低、生产效率高及易于实现自动化等优势,在汽车制造中得到广泛应用。因此,开展铝合金/高强钢异种金属电阻点焊焊接性及接头疲劳行为的研究,具有及其重要的理论意义和实用价值。本文采用工艺带辅助电阻点焊方法实现5083铝合金/DP980高强钢异种金属的连接,首先研究了铝/钢电阻点焊接头的微观组织及力学行为。结果表明,铝合金/高强钢电阻点焊接头具有熔-钎焊接头特征,接头由铝合金熔核区,高强钢固态相变区和铝/钢界面区组成。铝合金熔核呈外延结晶特点,α-Al晶粒形貌从熔合线到熔核中心依次为胞状晶、树枝晶和等轴树枝晶。高强钢相变区晶粒细化,主要由铁素体和珠光体组成。在点焊过程中铝/钢界面区发生Fe、Al原子的互扩散,通过界面冶金反应生成具有双层结构的金属间化合物（IMC）层,靠近铝合金侧为针状Fe4Al13相;高强钢侧为舌状Fe2Al5相。界面冶金反应形成的IMC层是实现铝/钢电阻点焊连接的必要条件。根据IMC层形成热力学、动力学分析,在Fe-Al金属间合物中Fe4Al13的形成自由能最低,其次是Fe2Al5;IMC层生长动力学系数Fe2Al5＞Fe4Al13,在此基础上提出了IMC层生长模型。铝/钢电阻点焊接头的硬度分布是不均匀的。铝、钢母材的平均显微硬度分别为78HV和225HV。由于界面区主要由Fe4Al13和Fe2Al5金属间化合物组成,其显微硬度高达431HV。在拉-剪载荷作用下铝/钢点焊接头产生界面断裂和纽扣断裂二种断裂模式。与界面断裂的接头相比,纽扣断裂的接头具有更强的承载能力。熔核直径对铝/钢点焊接头拉-剪性能及断裂模式具有明显的影响。随着熔核直径增加接头拉-剪力增大,当熔核直径大于7mm时接头由界面断裂模式转变为纽扣断裂模式,这主要归因于界面区承载面积增大承载能力增强。研究结果表明,焊接参数（焊接电流、焊接时间和电极压力）对铝/钢点焊接头组织及性能具有明显的影响,主要原因在于改变了焊接区所产生的电阻热及其温度场。随着焊接电流（10k A-15k A）或焊接时间（100ms-300ms）增加,点焊接头熔核直径、界面IMC层厚度及压痕率增加,这主要归因于焊接区电阻热增加、温度升高,熔化的铝合金体积增加,促进界面冶金反应;接头拉-剪力增加主要归因于熔核直径增加,接头承载面积增大和形成连续的界面IMC层。焊接电流16k A（焊接时间350ms）导致接头拉-剪力降低主要与熔核中产生裂纹、气孔等缺陷有关。随着电极压力（3.5k N-6.0k N）增大,接头熔核直径和IMC层厚度减小,主要归因于焊接区电阻热减少、温度降低;接头拉-剪力降低主要与熔核直径减小、接头承载面积减小和形成不连续的IMC层有关。在此基础上,采用正交试验方法优化焊接参数。结果表明,焊接参数对点焊接头拉-剪性能影响的显著性排序为焊接电流＞焊接时间＞电极压力;优化的焊接参数为焊接电流15k A、焊接时间300ms、电极压力3.5k N。采用优化的焊接参数实现铝/钢电阻点焊连接,接头熔核直径、IMC层厚度和压痕率分别为10.02mm、2.82μm和6.5%,满足相关标准对点焊接头质量的要求。接头平均拉-剪力达到5.15k N,为纽扣断裂模式。因此,采用正交试验方法优化焊接参数调控焊接区电阻热及温度场,是改善铝/钢点焊接头组织及性能的有效方法。采用优化的焊接参数（焊接电流15k N、焊接时间300ms、电极压力3.5k N）实现5083铝合金/DP980高强钢异种金属电阻点焊连接。通过改变疲劳载荷研究其对点焊接头疲劳寿命、断裂模式及断裂机理的影响规律。结果表明,随着疲劳载荷降低点焊接头疲劳寿命提高,在本试验条件下点焊接头的疲劳极限值为1.08k N,是接头拉-剪力（5.15k N）的21%。疲劳载荷＞3.5k N时点焊接头为纽扣断裂模式;载荷在1.5k N-3.5k N范围内为界面断裂模式;载荷＜1.5k N为铝母材断裂模式。点焊接头疲劳失效过程包括:裂纹萌生、裂纹扩展和瞬时断裂三个阶段。点焊接头铝合金与高强钢母材结合面根部（铝熔核边缘）存在缺口,是影响裂纹萌生的主要因素。点焊接头疲劳寿命主要取决于裂纹扩展阶段。随着裂纹的不断扩展,接头的有效承载面积减小、应力增大,裂纹扩展速度加快,最终导致接头发生瞬时断裂。增加熔核直径和改善界面区的结合性能有利于提高铝合金/高强钢点焊接头的抗疲劳性能。采用Abaqus软件建立铝合金/高强钢电阻点焊数值分析模型,研究焊接区温度场、应力场分布特点及变化规律。结果表明,铝/钢点焊温度场分布是不均匀、不对称的。高强钢中心温度（～1300℃）低于其熔点;铝合金熔核温度（～870℃）高于其熔点,证明点焊过程中铝熔化而钢保持固态。铝/钢界面温度（～1220℃）满足金属间化合物层形成条件。根据焊接区应力场分布模拟结果,在铝合金熔核表面存在环形高应力区;在铝与钢母材结合面根部（铝熔核边缘）存在应力集中,这与铝/钢点焊接头拉-剪试验、疲劳试验结果一致。铝/钢点焊接头熔核直径模拟结果与试验结果基本吻合。