近年来,汽车的车身轻量化制造技术成为热门的研究领域,钢/铝混合车身结构成为有效解决途径之一。在实际的汽车工业应用过程中,为获得技术和经济的双重优势,钢和铝的焊接必不可少。然而,由于钢铁材料和铝合金物理性能差异大,传统熔焊技术容易形成大量金属间化合物,导致接头性能降低。针对该技术难题,本文采用了搅拌摩擦焊接（Friction stir welding,FSW）技术解决方案,成功获得了无缺陷且力学性能优良的钢/铝异种金属焊接接头。本文以QP980钢和6061-T6铝合金为研究对象,采用了理论计算和实验相结合的方法,表征了钢/铝异种金属焊接接头不同区域的组织形貌、晶界特征、相分布、位错密度及织构,对接头的显微硬度及拉伸性能进行测试,研究了焊接过程中金属间化合物的演变机制及其对接头的损伤作用。得到的主要结论如下:在FSW过程中,搅拌针偏移量是影响接头组织性能的关键性因素。当搅拌针偏置铝侧1.3 mm时可以获得优良的力学性能。在FSW后,铝侧搅拌区和钢侧搅拌区晶粒均因破碎及动态再结晶显著细化。FSW过程中受热循环影响铝侧不同区域的Mg2Si相发生析出,而钢侧不同区域的残余奥氏体较母材大幅降低,转变为更多的马氏体组织。铝侧各区域相比于母材位错密度显著降低、极密度增强,而钢侧各区域相比于母材位错密度均有所提升、极密度降低。钢/铝接头界面处钢侧晶粒尺寸显著小于铝侧晶粒尺寸。界面所形成的金属间化合物层形貌和厚度因搅拌针偏移量不同有所差异,厚度范围为2～3μm。钢/铝异种金属FSW过程中金属间化合物形成的实质是元素扩散反应,接头界面生成了以Al-Fe相为主的四种金属间化合物,生成顺序依次为Al3Fe、Al2Fe、FeSi和Al11Mn4。FSW后位错密度减小使得接头铝侧搅拌区平均显微硬度较铝母材降低,而钢侧搅拌区晶粒发生细化使平均显微硬度有所提高。在拉伸测试过程中,受脆性金属间化合物的影响,接头断裂在结合界面处,断裂方式为韧-脆混合断裂,抗拉强度最高达到6061-T6铝合金母材的70.1%。钢/铝接头界面结合强度是影响其力学性能的核心因素,当偏移量增大时,接头界面的金属间化合物数量相对较低、层厚减小并且相对平滑均匀,因此力学性能优良。