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铝合金(Al)/镁合金(Mg)复合结构在航空航天、汽车制造和轨道交通等行业具有广阔的应用前景。由于Al与Mg容易形成脆硬的金属间化合物而恶化接头性能,抑制Al/Mg异种金属焊接接头中的金属间化合物成为了当前Al/Mg焊接技术研究的难点。搅拌摩擦焊以其热输入低、大变形及高应变速率等特点,在Al/Mg异种金属连接中有着独特的优势。本文开展了不同焊接工艺参数下的6061-T6铝合金/AZ31B镁合金异种金属搅拌摩擦焊接试验,研究了工艺参数对响应参量、焊缝成形、接头微观组织、金属间化合物行为及力学性能的影响,重点对焊接工艺参数的影响机制进行了分析,揭示了Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊接头的连接机制。研究发现：将镁合金置于前进侧,搅拌针向镁合金侧偏移0.3mm,采用中等搅拌头旋转速度(600-800rpm)匹配低焊接速度(30-60 mm/min)时,能够获得良好的Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊接接头,抗拉强度可以达到Mg母材的73%,接头呈现以Al/Mg金属间化合物为特征的冶金结合与以机械啮合为特征的机械结合两种方式混合的连接机制。镁合金侧焊核区呈现出复杂的形貌,可以划分为轴肩影响区、带状区、剧烈混合区三个区域,其中带状区及剧烈混合区表现出了异种材料之间的层线状、涡流状混合。接头中由于成分液化形成了Al3Mg2及Al-2M917两种脆硬的Al/Mg金属间化合物,提高焊接热输入以及异种金属之间的交锁混合程度会增加金属间化合物的数量。接头拉伸断裂可以划分为四种类型,裂纹起始于异种金属界面,而后向剧烈混合区扩展的情况下可以获得较高的抗拉强度及延伸率。随着Al/Mg界面长度的增加,抗拉强度线性增加。孔洞、隧道型缺陷会严重降低接头的拉伸性能。焊接工艺参数通过影响焊接热输入及异种金属之间的混合程度来影响接头性能。从增强异种金属之间的机械结合入手,开展了Al/Mg异种金属胶接辅助搅拌摩擦焊接试验,研究了胶结剂类型、厚度及固化对接头性能的影响,初步揭示了其连接机制。使用丙烯酸结构胶作为胶结剂可以增强Al/Mg异种金属接头性能,抗拉强度相比于搅拌摩擦焊接头提高20%。胶接辅助搅拌摩擦焊改善接头性能的内在机制为抑制Al/Mg脆硬金属间化合物的形成、增强接头的机械咬合、降低应力集中、填充孔洞及隧道型缺陷四个方面。采用环氧树脂结构胶、环氧树脂密封胶会降低接头的拉伸性能。胶结剂较厚时,胶结剂在焊缝中大量堆积聚集,严重降低接头力学性能。从抑制脆硬金属间化合物形成入手,开展了Al/Mg耦合第三方金属搅拌摩擦焊接试验,研究了填充金属类型、厚度对接头性能的影响。向焊缝填充Sn元素,可以降低焊接热输入,分布在Al/Mg异种金属界面上的Sn元素,可以抑制Al/Mg金属间化合物的形成,同时与镁形成Mg2Sn化合物弥散分布在接头中,能够增强液化薄膜的粘度及刚性,从而提高Al/Mg异种金属接头性能,抗拉强度相比于搅拌摩擦焊接头提高50%。向焊缝填充Zn元素时,Zn在焊接过程中不能充分分散,影响异种材料的交锁混合,降低接头力学性能。向焊缝填充Cu元素,Cu在异种金属界面处大量聚集,不利于提高接头性能。