搅拌摩擦焊是一种的固相连接技术,已在铝合金等有色金属材料焊接中得到了广泛应用,解决了这些材料采用通用焊接(MIG等)无法保证焊缝质量的问题。铜(Cu)和铝(Al)是电力、交通和航空航天行业中常用的两种金属工程材料,Cu/Al异种焊缝在电接触中引起了极大的关注,研究铝/铜异种材料的高效焊接方法,获得高质量的铜/铝连接焊缝有利于在工程中的应用。搅拌摩擦焊接是一个高度复杂的过程,其中包含多种高度耦合的物理现象,对铜/铝异种金属对接焊接数值分析的研究报道还不多,且铜/铝异种金属搅拌摩擦对接焊工艺尚处于实验研究阶段。研究搅拌摩擦焊数值分析对选择焊接工艺参数具有指导意义。建立了纯铝和T2紫铜异种材料的搅拌摩擦焊接欧拉热流模型,以研究金属的最大渗透率。在假设的焊核区速度场上进行热和材料流动分析,并考虑从库仑型摩擦和非牛顿金属流动粘性行为中剪切应力的损失获得的热源,该模型用于搅拌针不同偏移量下的温度梯度和材料的渗透,并与实验结果进行比较。该模型表明,金属的渗透与搅拌针偏移量密切相关,在所有情况下,Cu固定在前进侧,搅拌针向铜侧偏移以及铝侧偏移时,穿透的金属分别是铜和铝。此外,该模型还显示,金属中达到的最高温度在很大程度上取决于刀具补偿。利用搅拌摩擦焊(FSW)对纯铝和T2紫铜进行对接焊接时,焊接工艺参数对焊缝表面形貌、力学性能和微观组织以及焊缝质量的影响很大。当Cu板固定在前进侧、搅拌头焊接速度1000 r/min、进给速度50 mm/min、偏向铝侧2 mm的工艺参数时,可以获得高质量焊缝。文章分别在焊接速度800-1400 r/min,进给速度在50-80mm/min等不同焊接工艺下研究了铝/铜异种材料金属间化合物相的类型、分布及其对异种Al/Cu摩擦搅拌焊接焊缝力学性能的影响。结果表明,焊核区内部的微观结构受焊接速度影响很大,在焊核区形成了包含金属间化合物相的复杂层状结构,微观组织分析发现焊核区晶粒发生动态再结晶并获得细化的等轴组织,热机影响区受搅拌头作用扭曲变形,晶粒沿塑材流动方向纤维化,热影响区受温度梯度影响较母材区晶粒粗大化。焊缝在搅拌头的旋转和挤压作用下,前进侧紫铜向后流动,发生相互扩散和迁移,使少量Cu进入Al基体中,后退侧纯铝流动性差,并没有绕过搅拌针进入铜基体,使金属间化合物形成的可能性增大。