钢、铝异种金属连接可以兼顾两种金属的优点,在汽车制造领域中具有广泛的应用前景。然而,由于钢、铝异种金属焊后易出现大量脆性的Fe-Al金属间化合物,降低了接头性能,制约了其发展和应用。提升钢、铝结构的强度和长期可靠性,要从界面金属间化合物的研究入手。目前,钢铝焊接界面的组织调控和Fe-Al金属间化合物性能的研究成为相关领域的热点。本文针对钢铝焊接领域存在的问题和困难,进行了系统的研究工作。在316L不锈钢和6061铝合金板上进行了 T型接头激光焊接实验,发现在激光功率800 W,入射光束角θ=20°的焊接工艺条件下,接头形貌较好。通过光学显微镜,扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS),X射线衍射(XRD)和纳米压痕分析了焊接接头的微观结构,反应相,断裂形貌和力学性能。根据 XRD 和 EDS 分析,接头中形成了 Fe3Al,FeAl,Fe2A15,FeA12,FeAl3和Fe4Al13。为了分析Fe-Al金属间化合物的性能及其对钢铝焊接接头的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统地计算了 Fe-Al金属间化合物的平衡晶格常数,热力学性能、力学性能和电子性能。结果表明,Fe3Al和FeAl2表现出塑性特征;FeAl,Fe2Al5,FeAl3和Fe4Al13表现出脆性。在费米能级附近,Fe的3d电子层与A1的p电子层共同起作用。Fe-Al金属间化合物的离子性较弱,硬度较高,熔点较高,具有典型的金属性。使用边对边的晶体匹配模型计算了每个反应相界面处的失配率。建立了钢铝界面模型,采用Griffith微裂纹理论计算了界面体系的断裂功,以评估各个界面的结合强度。实验和计算结果相互验证,研究了 Fe-Al金属间化合物的性能及其对钢铝界面的影响。