本文针对铝/钢异种金属焊接过程中接头界面上微观组织演变机理的分析难题,以脉冲旁路耦合电弧GMAW（Pulsed Double-electrode gas metal arc welding,Pulsed DE-GMAW）方法对铝/钢实施焊接,基于蒙特卡罗（Monte Carlo,MC）及元胞自动机（Cellular Automaton,CA）模型的优点,建立起多物相、多取向数值模型对铝/钢Pulsed DE-GMAW焊接界面微观组织的演变机理进行探究,并辅助以实验分析对模型进行验证分析。在MC模拟晶粒生长方法的基础上,提出晶体形核与生长优先取向方法,即提出优先生长取向因子,优先取向因子影响效应借鉴CA方法,即建立双层网格MC模型。采用该方法来建立格点跟踪模型,对晶体从液相中形核到长大的整个连续过程进行了模拟研究,通过格点跟踪方法对模拟过程中固相分数的变化情况和晶粒大小进行统计分析。研究结果表明所建立的模型能很好的反映晶粒形核与生长过程,所构建的格点跟踪方法可以精确的统计固相分数及晶粒大小的变化情况,模拟过程中固相分数的变化与蒙特卡罗步（Monte Carlo Steps,MCS）之间满足S型曲线分布,晶粒长大指数为0.477,接近理论值0.5。将所建立的双层网格MC模型引入铝/钢Pulsed DE-GMAW焊接界面微观组织模拟中,以实际焊接过程中的热循环曲线为温度参考,并建立Fe、Al量元素在焊缝界面上的一维非稳态扩散模式,对界面上金属间化合物Fe₂A_l5及FeAl3的生长过程进行模拟研究。研究表明Fe₂A_l5晶粒在铝-钢初始界面上率先形核并朝铝侧生长,且很快在界面上生长成连续层状。随后Fe₂A_l5晶粒朝钢侧生长呈现“板条”状。随着焊缝温度降低FeAl3晶粒在铝侧形核并朝铝中生长,晶粒形态呈现“针状”。FeAl3比Fe₂A_l5对焊接热输入更为敏感,后者在界面上生成量远大于前者。结合Fe₂A_l5晶体结构的特殊性,将其晶体结构进行物理几何抽象化,提出关于Fe₂A_l5晶体生长的空位扩散机制,建立空间多取向生长模型,并应用在双层网格MC模型基础上对界面主要生成物相Fe₂A_l5晶体生长过程进行模拟研究。研究表明Fe₂A_l5晶体c轴与形核界面的夹角对晶粒生长形态存在一定影响,不同形核取向下的晶粒生长存在明显的竞争生长现象,而夹角为90o的晶粒生长竞争优势明显,使得界面上生长的Fe₂A_l5呈现“舌状”分布,而通过改变Fe₂A_l5生长前沿的元素富集,使得形成平整界面,这与实际的试验结果非常符合。铝/钢焊接过程中Fe₂A_l5的生长形态与晶粒的c轴取向相关,且合金元素在Fe₂A_l5晶粒生长前沿的富集对其生长形态及生成厚度有明显影响。为了研究上述模拟研究的正确性,基于电子背散射衍射技术（Electron Backscattered Diffraction,EBSD）对铝/钢Pulsed DE-GMAW焊接界面上微观组织晶粒形态、种类、取向及尺寸进行分析,并分析了热输入对其生长形态影响规律。研究表明Fe₂A_l5晶粒在界面呈“板条”状形态,其晶体c轴方向为生长优先方向。热输入主要影响其晶粒生长尺寸,对其生长取向只有极低热输入情况下存在影响。热输入对钢基体晶粒的二次长大及铝侧晶粒的大小存在一定正相关影响。采用吉布斯-马尔可夫随机场,对Zn元素在界面上的迁移行为进行了数值探索性研究分析。探究表明Zn元素在焊接初始阶段朝铝侧扩散迁移效果明显,随着Fe₂A_l5晶粒在界面上形成层片状,Zn元素沿着Fe₂A_l5晶界朝钢侧存在长程迁移,Zn元素的含量对其在界面上的存在形式有影响。