近年来,随着社会经济发展,航天飞机、高速列车及船舶等产品的形式越来越复杂,金属板料塑性变形连接技术成为将简单零部件加工成复杂结构部件的重要手段。本文通过对大变形固态金属剪切连接技术界面结合机理的基础理论研究,探寻金属板料塑性变形连接的机制,不仅对大变形固态金属剪切连接技术的开发与应用奠定理论基础,同时对扩展固态连接技术的应用和提高连接效率也有一定的帮助。首先,本文在坯料温度为1050℃、变形程度为67.1%以及剪切速率12mm/s条件下,实施了同种材料Q345钢与Q345钢及异种材料Q345钢与镍剪切连接实验。Q345钢与Q345钢连接:通过金相显微镜、SEM和EDS对结合过渡区微观组织形貌及成分进行分析,并通过拉伸试验机测试过渡区连接强度。结果表明:过渡区结合良好,连接过程中发生动态再结晶;过渡区抗拉强度为300MPa。Q345钢与镍连接:通过金相显微镜及SEM分析过渡区微观结构,利用EDS测量过渡区Fe、Ni元素含量变化,通过拉伸试验机测试过渡区抗拉强度并利用EDS以及SEM电子显微镜分析拉伸断口形貌,通过显微硬度仪测试过渡区显微硬度分布。结果表明:过渡区结合良好且形成2μm的扩散层,过渡区抗拉强度270MPa。然后,在坯料温度为1050℃、变形程度67.1%以及剪切速率12mm/s条件下,实施纯金属铁与镍剪切连接实验。通过金相显微镜、SEM及TEM分析过渡区微观组织形貌,利用电子衍射花样及高分辨分析过渡区成分,通过EDS对过渡区线扫描得到Fe、Ni元素浓度分布曲线并计算Fe、Ni元素互扩散系数。结果表明:剪切连接过程中结合区是能量高集中区,促进Fe、Ni元素扩散,过渡区主要成分为镍基铁镍固溶体;计算出由热引起Fe、Ni互扩散系数最大为1.6×10-15cm~2/s,剪切连接过程Fe、Ni实际互扩散系数最大为5.4×10-13cm~2/s。最后,在坯料温度为1050℃、剪切速率12mm/s条件下,实施变形程度分别为50%,56%,62.9%,67.7%,74.2%的铁与镍剪切连接实验。通过SEM、EDS测量不同变形程度下过渡区的扩散层厚度。结果表明:相对扩散层厚度随着变形程度的增大呈递增趋势。