为了响应国家节能减排放和可持续发展的政策,汽车轻量化技术已经成为新时期现代科学家的研究重点。其中,在汽车车身采用钢铝焊接结构代替全钢结构是实现汽车轻量化的重要途径之一。由于钢铝在焊接过程中容易生成脆性Fe-Al金属间化合物,导致焊接接头强度降低,因此,抑制Fe-Al金属间化合物的生成、降低Fe-Al金属间化合物的厚度是提高接头强度的关键。本文对1mm厚的DP600双相钢和1mm厚的6061铝合金进行钢上铝下搭接方式激光深熔焊接实验研究。研究优化焊接工艺参数和添加中间层合金元素粉末两方面对焊接接头成形形貌、力学性能、断口形貌以及焊缝界面金属间化合物种类和分布的影响;并建立了钢铝激光深熔焊焊接的二维数值模型,模拟了钢铝激光深熔焊匙孔的动态形成过程。在数值模拟方面,建立了钢铝激光深熔焊焊接的二维数值模型,模拟了钢铝激光深熔焊匙孔的动态形成过程。采用Level-Set水平集法追踪匙孔的气液界面,利用混合连续模型处理匙孔固液界面。仿真结果成功模拟出了钢铝激光深熔焊接匙孔的动态形成过程以及不同时刻熔池内部温度场的分布,并通过实验对比验证了模型的准确性。在优化焊接工艺参数方面,利用单一因素实验分析激光功率、焊接速度、离焦量对焊缝表面成形的影响,确定本次实验的工艺参数条件。利用正交实验优化焊接工艺参数,获得最佳工艺参数为:激光功率为420W,焊接速度为10mm/s,离焦量为+0.6mm,保护气体流量为15L/min。在最优工艺参数下得到的焊接接头力学性能为75.6N/mm,分析焊接接头的断口形貌为脆性断裂。对焊缝部分界面进行EDS点扫描,可得焊接界面处出现的IMC主要为片状、棒状的Fe2Al5相和针状的Fe4Al13相。在添加中间层合金元素方面,基于上述优化的工艺参数,通过在铝合金表面预置Al-0.3%Ce、Al-0.5%Ce、Al Si12-0.3%Ce、Al Si12-0.5%Ce四种稀土合金元素粉末进行钢铝激光焊接实验。与不添加合金元素时进行对比,分析添加中间层粉末对焊接头力学性能、焊缝界面成形的影响,并分析拉伸试样钢侧断口形貌以及接头界面金属间化合物的种类和分布。结果表明在添加Al基Ce粉末时,添加Al-0.3%Ce中间层得到焊缝截面成形性优于添加Al-0.5%Ce中间层,几乎没有孔洞、裂纹等缺陷。添加Al-0.3%Ce中间层时接头线载荷为83.8N/mm,提高了10.8%,且断口形貌为混合断裂。添加Al-0.3%Ce中间层时焊缝界面内侧生成Fe Al0.3富铁相、Fe3Al相、Fe Al2相以及Fe Al相,焊接界面边界处出现的IMC主要为片状Fe2Al5相和锯齿状Fe4Al13相,且相比不添加粉末时厚度明显降低,Ce原子偏聚于晶界处有效阻碍Fe-Al化合物的生成,同时焊接过程中Ce和熔池内部O元素、S元素可以形成的氧化物和硫化物作为异质形核剂,细化了晶粒,提高接头的力学性能;在添加Al Si12基Ce粉末时,添加Al Si12-0.3%Ce中间层时缝截面成形性优于添加Al-0.5%Ce中间层,没有裂纹、孔洞等缺陷。添加Al Si12-0.3%Ce中间层时接头线载荷为86.7N/mm,提高了14.7%,且断口形貌为混合断裂。添加Al Si12-0.3%Ce中间层时焊缝界面内侧生成了Fe Al0.8Si0.1相、Fe Al相及Fe Al2Si0.1相,焊接界面边界处出现的IMC主要为Fe2Al5相、Fe3Al相、Fe4Al13相,IMC厚度降低,除了稀土Ce的作用外,界面处延性的Fe Al0.8Si0.1相和Fe Al2Si0.1相阻碍了脆性Fe-Al IMC的生成,提高了焊接接头的力学性能。