钛合金（Ti合金）和不锈钢（SS）是工业领域常用的金属材料。钛合金和不锈钢的复合结构可以根据设计要求和性能要求来调整材料的是使用位置和使用量。焊接作为一种可靠的低成本技术,常用来制作钛合金和不锈钢的复合结构。然而脆性的Ti-Fe金属间化合物和焊后残余应力使接头的力学性能严重恶化。因此,解决钛合金和不锈钢的焊接问题,获得高强度的钛合金-不锈钢接头具有重要的研究价值。本文使用有限元软件对添加了Ni中间层和Cu中间层接头的温度场、应力场和变形进行了模拟计算。根据温度场云图和热循环曲线研究了接头的温度分布特点和各个界面的温度变化历程。在SS板在没有完全熔透的条件下,通过调节焊接工艺参数可以使中间层与母材的界面处达到共晶反应温度。添加Cu中间层时的界面温度梯度大于添加Ni中间层时的界面温度梯度。随着到焊缝中心线距离的增加,残余应力呈现出先增加后减小的趋势。纵向残余应力明显大于横向残余应力。Cu中间层处的焊后残余应力要明显低于Ni中间层处的焊后残余应力。焊接变形主要集中在焊缝附近。随着激光功率的增大,焊接变形有增大的趋势。添加Ni中间层时,结合温度场和应力场研究了中间层厚度、激光功率和焊接速度对接头组织和力学性能的影响。中间层厚度越小,获得良好接头对应的热输入越低,但是工艺窗口越小。随着中间层厚度的减小,接头的最大拉剪力有增大的趋势。随着激光功率的增加,接头的连接形式发生了变化。当激光功率为710W和740W时,SS板没有熔透。SS/Ni界面实现了扩散连接,Ni/TC4界面实现了共晶连接。当激光功率为770W时,SS板也没有熔透。少量的SS和全部的Ni中间层溶解于共晶液相之中,冷却凝固后两种母材和中间层实现了连接。当激光功率为810W时,SS板熔透,两种母材和中间层实现了熔化连接。反应区物相组成也会随激光功率而变化。当激光功率为710W时,反应层主要由（β-Ti+Ti2Ni）共晶组织组成。当激光功率为740W时,除了共晶组织,还生成了TiNi相。当激光功率为770W和810W时,反应区既有Ti-Ni相相又有Ti-Fe相。反应区是整个接头中硬度最高的位置,反应区内物相种类不同,硬度值也不同。激光功率为740W时,接头的最大拉剪力为2698 N（剪切强度为269.8 MPa）。当激光功率为710W时,接头断裂于SS/Ni界面。其他功率时,接头均断裂于反应区。随着焊接速度的减小,反应区的厚度逐渐增大。反应区的组织会随着焊接速度的变化而变化。添加Cu中间层时,结合温度场和应力场研究了中间层厚度、激光功率和焊接速度对接头组织和力学性能的影响。激光功率不同,接头的连接形式也不同。当激光功率为770W时,SS板没有熔透。SS/Cu界面实现了基于扩散的固相连接,Cu/TC4界面实现了共晶连接。当激光功率为800W时,Cu中间层完全溶解于共晶液相。SS/TC4实现了基于共晶反应的扩散连接。当激光功率为830W时,少量的SS溶解于共晶液相之中,冷却凝固后两种母材和中间层实现了连接。当激光功率为880W时,两种母材和中间层实现了熔化连接。反应区的物相组成也会随激光功率而变化。当激光功率为770W和800W时,反应层主要由α-Cu、Cu4Ti和（CuTi2+CuTi）共晶组织组成。当激光功率为830W时,反应层主要由Fe Ti、CuTi2和CuTi组成。当激光功率为880W时,Cu不能优先和Ti反应,导致反应区主要由Ti-Fe金属间化合物组成。α-Cu主要分布在γ-Fe的边界处。反应区是整个接头中硬度最高的位置。反应区内物相种类不同,硬度值也不同。激光功率为800W时,接头的最大拉剪力为3670 N（剪切强度为367 MPa）。当激光功率为770W时,接头断裂于SS/Cu界面。其他功率时,接头均断裂于反应区。随着焊接速度的减小,反应区的厚度逐渐增大。反应区的组织会随着焊接速度的变化而变化。