本试验选用5A06铝合金板和Q235低碳钢板进行了铝/钢填丝搅拌摩擦焊对接试验。研究了焊丝合金体系及搅拌摩擦焊焊接工艺对焊缝宏观形貌、界面微观组织形貌、接头力学性能、界面元素扩散分布状况及断口形貌的影响规律。测量了不同焊丝合金体系、搅拌摩擦焊焊接工艺下焊后接头峰值残余应力的分布规律。进一步,通过分析讨论了焊后接头峰值残余应力分布规律对焊缝韧化行为的影响。首先研究了不同焊丝合金体系对焊缝宏观形貌、界面微观组织形貌、接头力学性能、元素扩散分布状况的影响规律。随着Si元素含量增加,焊缝成型美观,钢粒尺寸逐渐增大,数量增多。采用Al-12%Si焊丝时界面出现了孔洞缺陷,采用Al-9%Si焊丝时铝/钢界面反应较好,焊缝抗拉强度可达到216.7MPa,但界面处Fe/Al间金属化合物造成焊缝塑韧性较差,焊缝弯曲性能不足。采用Al-9%Si-4%Cu焊丝时焊缝表面成型更加美观,焊缝中钢粒尺寸增加,数量减少,接头平均弯曲角度略有增大但焊缝强度明显减小。采用Al-Si-Cu-Ni系焊丝时,随着Ni元素含量不断增加,近界面区出现了大量弥散分布的Al₂Cu、AlNi等强化相,含Cu、Ni元素的IMC层缓冲了界面硬度,接头强韧性能进一步提高,采用Al-9%Si-4%Cu-6%Ni焊丝时获得了最佳的铝/钢搅拌摩擦焊接头,接头平均抗拉强度为240.3Mpa,正弯角为19.3°、背弯角为13.4°。之后,研究了采用Al-9%Si-4%Cu-6%Ni焊丝时不同焊丝厚度d、热输入因子m、压入量h下焊缝宏观形貌、界面微观组织形貌、接头力学性能、元素扩散分布状况的影响规律。优化的工艺参数能够极大地改善铝/钢异种金属的焊缝形貌,提升其力学性能。随着三种工艺参数增大,均有平均抗拉强度及平均弯曲角度先增大后减小的变化规律。焊丝厚度增加,焊缝填充效果改善,缺陷消失,近界面区的AlNi、Al₂Cu等强化相增多,弥散分布范围先增大后减小;热输入因子m增加,焊缝金属塑化程度增加,混合、搅拌、反应更加充分;压入量h增加,搅拌头压力增大,限制了金属流动,钢粒分布较为集中。接头性能对压入量h的大小最为敏感。在焊丝厚度d=1.0mm、热输入因子m=5、压入量h=0.3mm时,接头抗拉强度及弯曲角度均达到最大值,最大平均抗拉强度为240.1MPa,接头最大平均弯曲角度为正弯19.3°,背弯13.4°。分析了焊后接头峰值残余应力分布规律,界面处峰值残余应力最大,距界面越远,峰值残余应力越小。随着Si、Cu、Ni元素的增加,抑制了Fe/Al元素之间的反应,降低了IMC层的厚度及硬度,使得焊缝中的峰值残余应力逐渐降低。随着焊丝厚度的增加,焊缝中温度降低,铝钢金属膨胀收缩程度减小,接头峰值残余应力降低。