铝合金因具有密度低、比强度高等优点开始逐渐取代部分钢材而应用于汽车工业中。因此，有必要获得可靠的铝/钢接头来满足汽车工业的需要。但是铝和钢之间热物理性质存在极大的差异，同时铝和铁之间极易生成硬脆的金属间化合物，严重影响接头的可靠性。近年来，利用搅拌摩擦焊实现铝和钢的固相连接已经成为研究的热点。本文利用搅拌摩擦焊实现6082-T6铝合金和QSTE-340TM钢的搭接，并就其微观组织、接头力学性能及界面区的金属间化合物进行分析，揭示了铝/钢搭接接头的力学性能与微观组织和金属间化合物之间的对应关系，并提出了利用双道焊和研制新型搅拌头提高铝/钢搭接接头力学性能的方法。首先分别利用搅拌针长为2.9mm、3.1mm及3.3mm搅拌头进行焊接，在焊接参数为转速1000r/min，焊接速度100mm/min，下压量0.2mm，倾斜角2.5°时，接头表面成形均良好，不存在飞边缺陷。搅拌针的长度对接头的力学性能有显著的影响。当针长为3.1mm时接头的最大拉剪载荷达到5233N，当针长为2.9mm及3.3mm时接头的最大拉剪载荷仅为3000N~4000N,断裂位置均在铝/钢界面处，呈现解理断裂。分析认为：界面处的有效承载面积及界面处的显微结构尤其是金属间化合物决定着铝/钢搭接接头的承载能力。针长为2.9mm时，接头的界面处金属间化合物层厚底较小，Al和Fe元素过渡陡峭，同时接头的有效结合面积较小；针长为3.3mm时，界面区出现了较厚的金属间化合物层和钢屑夹杂物等缺陷，影响接头的承载能力。对接头的显微组织分析，除了焊核区、热机影响区和热影响区外，接头还存在铝/钢的界面区和钢侧细晶区，界面区中呈现出钩状结构、叠层组织及夹杂物等特征，钩状结构和夹杂物均为钢，叠层组织为FeAl3-FeAl-Fe的复合结构，同时对接头界面区进行能谱分析发现产生了FeAl3、FeAl及Fe3Al等硬脆的金属间化合物，这些金属间化合物的存在致使界面区成为接头中最薄弱的部位。在钢侧细晶区，由于搅拌针的剧烈搅动和挤压的作用下，晶粒发生破碎、拉伸和扭转，部分晶粒发生动态再结晶现象，晶粒得到了明显的细化而呈现出等轴状。同时，可以发现随着与搅拌针压入深度的增加，晶粒细化程度明显减小，其硬度分布与组织相对应。针对上述现象提出了利用双道焊实现铝/钢搭接的方法，双道焊接头的焊核区相互重叠，产生了交互作用区；同时界面组织形貌也发生了明显的变化，两道焊缝的界面区并未重叠，界面区钩状结构、夹杂物以及叠层组织明显减小。力学性能分析发现：当偏移距离分别为5.8mm和8.0mm时，接头的最大拉剪载荷分别提高了35.5%和56.8%，当偏移距离为8.0mm时，断裂位置由界面区转移到上层铝合金的两热影响区交界处，这是由于双道焊缝的热影响区相互叠加，热影响区变得薄弱，同时由于界面区的有效结合面积增加和组织形貌得到优化所致。设计并研制了新型的搅拌头，接头的有效承载面积增加，同时接头中缺陷减少，所得焊缝的拉剪载荷增加了37%，断口位置及形貌并没发生变化。