搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术，与传统的熔化焊相比具有高效、节能、环保等优点，特别适合铝、镁等轻金属的焊接。随着搅拌摩擦焊技术不断成熟，其应用领域得到了很大的拓展，并成功地实现很多高熔点合金甚至异种金属的焊接。铝、铜是两种物理、化学性质差异非常大的金属，在其异种焊接过程中很容易引起各种缺陷，并且易生成脆硬的金属间化合物影响接头的性能。本文主要研究了3mm厚的1350纯铝和纯铜同种及异种搅拌摩擦焊接，并研究了不同的焊接工艺对同种及异种焊缝组织和力学性能的影响，采用搅拌针偏置的方法改善异种焊接接头的焊接性。首先研究了同种材料的搅拌摩擦焊接。在旋转速度(ω)为500~1500rpm，焊接速度(v)在60~100mm/min条件下研究了ω/v值对1350工业纯铝焊接接头组织性能的影响，在ω/v＞8.3r/mm的条件下均能得到无缺陷的接头。搅拌区由细小的等轴晶组织组成，搅拌区的面积随着ω/v值的增加而增大。硬度曲线呈现“U”形分布，搅拌区的硬度低于母材，焊接参数为1000rpm-100mm/min时接头拉伸性能最佳，抗拉强度达到187MPa，断后伸长率为11.9%，分别达到母材的91.5%和93%。对于纯铜的对接，选择了旋转速度固定在800rpm，焊接速度为60~300mm/min，试验结果表明在不同参数下获得的接头均发现了典型的焊接四区域，搅拌区由再结晶组织组成，最小晶粒尺寸约为8.4μm，焊接速度越大晶粒越细小，热-力影响区晶粒尺寸无明显变化，搅拌区的面积随着焊接速度的增加而减小。硬度曲线呈现近似的“U”形，轴肩处发生软化，拉伸试样断口在焊接速度小于300mm/min时位于热影响区附近。焊接参数为800rpm-100mm/min时接头力学性能最佳，抗拉强度为282.5MPa，断后伸长率为21.7%，分别达到母材的93.8%和79.2%。在同种焊接基础上研究了铝/铜异种搅拌摩擦焊，分别在搅拌针插入焊缝中线以及搅拌针偏向铝的条件下实现了异种焊接。焊接结果表明，只有将铜放置在前进侧才能获得无缺陷的接头，另外搅拌针偏向铝时接头的成形性有了很大的提高。搅拌针插入焊缝中线时仅在很小的工艺范围内能得到完整的焊缝，而在搅拌针偏向铝时可在较大的工艺参数范围内获得完整的焊缝，并且搅拌区组织更加均匀。搅拌针偏置时接头搅拌区顶部主要由小的铜颗粒和大的铜块组成，而在底部则是由分散的细小铜粒子以及连续的涡流状的铝共同构成的层状混合结构，搅拌区大部分区域硬度值介于铝、铜母材之间。搅拌针插入焊缝中线时接头抗拉强度和断后伸长率仅为79MPa和1.7%，而搅拌针偏向铝时分别达到152MPa和6.3%，断裂形式为韧-脆混合型。两种条件下得到的接头均未检测到Al-Cu型金属间化合的生成。文章最后对异种焊接过程中的焊接缺陷以及材料流动进行了初步的分析。异种焊接时缺陷产生的几率更大，主要有飞边，孔洞，沟槽，“隧道型”缺陷以及未焊合。缺陷的产生除了工艺参数及搅拌头选择不当外，板材的放置位置也有很大的影响。接头搅拌区在厚度方向上不同的位置材料流动状况也不同，轴肩附近的材料混合较为均匀，中部位置大块状的铜较多，Cu材多聚集在搅拌针上部附近，越靠近底部搅拌区Cu含量越少。另外，Cu材在搅拌区的分布并不是连续的，其分布形态较复杂。