磁浮轨道交通是一种绿色、安全、智能的新型交通方式,直线电机作为磁浮轨道交通系统的牵引与制动系统,是磁浮轨道交通的核心部件。感应板是直线电机不可或缺的组成部分,直线电机感应板质量对磁浮轨道交通具有重要作用,直线感应电机感应板加工方法的研究对磁浮轨道交通发展具有重要意义。本文采用搭接方式的搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,FSW）技术来回反复焊接方法替代传统的爆炸焊技术对直线电机感应板进行复合加工。本文以2024-T3高强度铝合金和Q235钢板为研究对象,通过试验分析方法,确定铝/钢异种金属FSW搭接的最优工艺参数,研究工艺参数对接头成形,显微组织和力学性能的影响,分析金属间化合物（Intermetallic Compound,IMC）与接头断裂行为之间的内在联系,并通过金相结构分析、三维重建数值模拟与试验结合的新方法获得接头的机械/冶金结合强度;通过数值模拟仿真的手段研究了板材的残余应力分布。针对3mm厚的2024-T3高强度铝合金和Q235板材进行FSW搭接实验,通过正交试验分析法确定铝/钢异种材料FSW工艺参数范围为主轴转速为500-1500 r/min,焊接速度为40-120 mm/mm,最优工艺参数是转速为1000 r/min,焊速为80 mm/min,对接头力学性能进行分析,接头的力学性能最大拉剪载荷为4.28 kN。利用OM、SEM、XRD等分析测试手段对铝/钢搭接接头组织、界面特征进行表征,确定了铝/钢异种金属FSW连接过程中生产了FeAl以及FeAl₃这2种IMC;分析接头断口发现了河流状的解理台阶,并且能分别从铝侧与钢侧断口中分别检测到FeAl、FeAl₃和Fe₃Al、FeAl,确认铝/钢异种金属FSW接头断裂形式为脆性断裂和裂纹源产生原因是IMC的形成。针对3 mm的2024-T3高强度铝合金与5mm的Q235钢在转速为1000 r/min,焊速为80 mm/min,下压量为0.3 mm时获得的铝/钢搭接接头,通过金相显微镜观察铝/钢接头材料混合区域的微观组织结构形貌。取一段长度接头进行分层金相结构分析,获得接头金相图片,利用MATLAB软件,对这段长度接头内材料混合情况进行三维重建,获得接头材料三维分布,对接头材料三维分布对应的接头结构进行数值建模,获得相应的机械结构,基于ANSYS静态分析计算,对获得的机械结构进行数值模拟,对机械结构强度计算,得到最大拉剪载荷为1859.5 N,比对静态拉伸试验得到的最大拉剪载荷4.28 kN,获得接头冶金结合强度对接头强度的贡献度为56.55%。针对3 mm的2024-T3高强度铝合金与Q235钢的搅拌摩擦搭接焊,通过数值模拟方法来模拟FSW过程中的温度变化,建立了以搅拌头旋转速度和焊接速度为变量的FSW热源模型并以此为基础进行铝/钢异种金属FSW温度场数值模拟,进而得到焊接板材整体残余应力数值,残余拉应力主要集中在焊接板材焊缝中心处。在适当的范围内提供夹紧力,夹紧力的大小会抵消部分拉应力带来的影响,向外扩散的拉应力被夹紧力抵消,但焊缝两侧残余压应力也会升高,而转速能够通过控制升高温度,会明显升高接头内残余应力。