1060铝合金和T2紫铜以其良好的物理力学性能而被广泛应用于工业领域,铝-铜异种金属的连接也是国内外研究的热点之一。搅拌摩擦焊作为一种金属固相连接方法,常用于连接铝、镁、铜等有色金属。铝铜异种金属搅拌摩擦搭接焊工艺目前尚处于实验研究阶段,对铝铜异种金属搭接接头中金属迁移行为的研究报道还不多。研究并创新铝铜搅拌摩擦焊搭接工艺,对于1060铝合金和T2紫铜应用的推广具有基础意义,研究接头金属流动行为对提高接头性能具有指导意义。本文采用搅拌摩擦焊工艺对厚度6mm的1060铝合金板材和2mm的T2紫铜板材进行搭接试验,其中采用铜铝板材进行第一次搭接形成Ⅰ次焊缝,在铝-铜双层接头基础上进行第二次焊接,形成铜-铝-铜三层接头,第二次搭接的焊缝称为Ⅱ次焊缝。通过改变焊接工艺参数、搭接材料组合以及搅拌针的长度,研究铝铜搭接接头的组织形貌、力学性能和金属流动行为。研究发现:搅拌头旋转速率n=800rpm,焊接速度v=90mm/min参数下得到表面成形良好的焊缝;n=1100rpm,v=80mm/min时,焊缝剪切强度达到铝母材抗剪强度的96.5%,铜母材的43.4%。焊缝中发生共晶反应生成金属间化合物CuAl2和Cu9Al4。在铜-铝-铜三层接头中,二次焊接扩大了接头中高硬度组织的区域,提高了硬度峰值。Ⅱ次焊缝宏观缺陷比Ⅰ次焊缝多,抗剪强度普遍低于Ⅰ次焊缝。材料厚度一定时,搅拌针越长,焊缝成形性和接头强度越差。对搭接接头试样的横截面、纵截面、轴肩摩擦平面和铝铜界面平面进行金属流动行为分析发现,在焊缝厚度方向塑性金属迁移分为三个区域:轴肩扰动区金属做水平圆周运动,紊流区金属发生垂直方向的对流运动,搅拌区金属发生椭圆形环流。在轴肩摩擦平面,塑性金属一方面在前进侧沿径向迁移,一方面受轴肩推动向焊接方向迁移。在铝铜界面平面,大量的铝铜相互迁移形成混合组织,混合组织发生短距离的径向迁移。二次焊接使焊缝截面紊流区混合组织减少,使铝铜界面平面金属径向迁移距离变小,迁移至母材中的颗粒状铜增多。在焊缝截面,搅拌针越长上层金属向下迁移距离越小。在焊缝轴肩摩擦平面,搅拌针越长,金属沿径向迁移的距离越大,在铝铜界面平面,搅拌针越长,金属流动性越差,沿径向迁移的距离更小且更不均匀。