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本文使用搅拌摩擦焊技术对3MM厚的2024铝合金板与Q235钢板进行了对接试验，研究了焊接工艺参数对焊缝组织及接头力学性能的影响规律，利用扫描电镜、能谱分析深入研究了铝/钢界面的特征及元素分布情况；同时，通过对接头断裂行为的研究进一步探索了接头的断裂机理。在铝合金与钢的搅拌摩擦焊工艺研究中，主要研究了不同工艺参数（母材放置位置、轴肩压入量、搅拌针偏移量、焊接速度、搅拌头转速）对焊缝宏观形貌、微观组织、力学性能及界面形貌特征的影响规律。研究结果表明，当铝作为前进侧时，焊缝表面及内部均出现隧道型缺陷，而钢作为前进侧时，焊缝成形良好，且接头强度明显提高；随着压入量的增加，焊缝表面飞边及焊核区钢粒数量明显增多，铝/钢界面逐渐弯曲，界面处IMCS层厚度略微增加，接头抗拉强度先增大后减小，并在压入量为03MM时达到最大值；随着偏移量的增加，焊缝表面成形变差，焊核区钢粒数量增多，并在偏移量为08MM时出现隧道型缺陷，界面处IMCS层厚度逐渐增大，接头抗拉强度先增大后减小，并在偏移量为04MM时达到最大值；随着焊接速度的增加，焊缝表面与内部成形变差，在焊速为85MM/MIN时出现隧道型缺陷，界面处IMCS层厚度逐渐减小，接头抗拉强度先增大后减小，并在焊速为44MM/MIN时达到最大值；随着转速的增加，焊缝表面与内部成形质量得到改善，铝/钢界面由平直变得弯曲，界面处IMCS层厚度逐渐增大，接头抗拉强度先增大后减小，并在转速为420RPM时达到最大值。由试验得到较为合适的工艺参数为钢位于前进侧，压入量为03MM，偏移量为04MM，焊速为44MM/MIN，转速为420RPM。在此工艺参数下得到的接头抗拉强度达到最大值334MPA，为铝合金母材强度的742％。在铝合金与钢的搅拌摩擦焊工艺研究基础上，对其进行了断裂机理研究。通过物理试验获得了不同转速条件下接头中的瞬时温度和应力分布特征，并在此基础上研究了它们与接头界面微观结构及断裂行为的内在联系。研究结果表明，IMCS层的厚度、连续程度及应力状态是影响接头连接质量的主要因素。当IMCS层较薄时，裂纹不容易在界面处扩展，而是在较大残余应力的作用下沿界面旁的铝侧开裂；当IMCS层较厚时，裂纹在界面处扩展的倾向变大，又因IMCS层为连续分布，所以断裂发生在界面处的IMCS层中。
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