铜钢复合件同时具有钢、铜两者的优势，被广泛应用于压力容器、电子元件及舰船制造业中，焊接是制造钢铜复合件的主要工艺。目前，焊接钢与铜主要方法有熔化焊和固态焊。熔焊工艺复杂，接头易产生缺陷且性能不高；固相焊接虽可获得优质接头，但工艺要求苛刻，效率不高。 本课题对Q235钢与T2紫铜的搅拌摩擦焊焊接工艺及接头性能进行了研究。利用光学显微镜观察了接头中的组织演变，利用显微硬度计和电子万能试验仪测量了接头的力学性能并分析了其接头断裂特征，利用扫描电镜和x射线衍射仪分析了接头焊核中的组织成分及相结构，利用能谱分析了界面处的元素扩散行为。 研究结果表明，在合适的参数下，利用搅拌摩擦焊焊接钢与铜，可获得无缺陷、性能良好的接头，焊接规范参数对焊缝成型有显著的影响。随搅拌头旋转速度的升高或焊接速度的降低，焊缝表面弧形纹间距减小，焊缝光滑，焊缝表面氧化程度加重。接头横截面中部钢侧－焊核交界面与焊缝上表面的夹角反映了焊接线能量的大小，焊接线能量越大，其夹角越大。 接头钢侧HAZ区中的轴肩挤压区、底板作用区及再结晶区，均由细小的等轴晶铁素体＋珠光体组成；过热区由先共析铁素体＋珠光体及少量的魏氏体组成；不完全再结晶区由不均匀的等轴晶铁素体＋珠光体晶粒组成。其中轴肩挤压区的组织最细小，未发现以变形晶粒为特征的热力影响区。 接头铜侧热影响区的铜晶粒发生了长大，热力影响区及轴肩挤压区的晶粒细小，未发现明显的变形痕迹。 接头焊核按形貌特征可分为两部分：近上表面钢铜混合带和由勺柄与勺腹组成的勺子状区域，其中含有钢、铜及钢铜混合带三种组织。焊核勺柄与靠近钢与焊核界处的钢组织为先共析铁素体＋珠光体；焊核中部与下部钢条带中的钢组织大部分发生了组织细化。焊核中的铜在勺柄处呈现铜条带状，在焊核中下部呈块状，其晶粒相比铜母材细小。 接头钢、铜HAZ区的硬度值与两种母材硬度值接近。焊核中混合带的硬度值较高，铜的硬度值较低。在焊核上部，近上表面钢铜混合带的硬度值很均匀，略高于钢母材的硬度，勺子状区域的硬度值在钢母材与铜母材硬度值之间波动；焊核中部和下部的硬度值在铜与混合带硬度之间波动。距离焊缝上表面越远，混合带的硬度值越大，最大硬度值出现在焊核下部钢铜混合带处。 接头抗拉强度值超过铜母材强度的86％，最高抗拉强度达到铜母材的99.1％。在一定范围内，搅拌头旋转速度对接头拉伸性能影响不显著；随着焊接速度增加，其接头抗拉强度增大；当探针偏移量较低时其抗拉强度略低。拉伸试样一般断裂在铜侧热影响区，为韧性断裂。 钢铜混合带是由α相和ε相组成的钢铜固溶体。在接头中各种界面处，由Fe、Cu元素的扩散而形成的钢铜固溶体过渡层，牢固连接了界面两侧材料。焊接时的高温及大变形促进了Fe、Cu原子在界面处的扩散。