经济的高速发展,使节能减排成为全球当下亟待解决的问题。用较为轻质的铝合金代替部分钢,通过降低车身重量来降低能耗实现节能减排,是当下一种十分可行的方法。然而,由于铝和钢在熔沸点等诸多热物理性能方面存在着较大的差异,在焊接过程中,极易生成大量脆性化合物而导致裂纹的产生,对接头的力学性能带来了极大的影响。因此,对铝/钢异种金属焊接工作展开研究,探讨提高焊接接头质量的有效方法十分必要。本文以1mm厚的A6061铝合金和1.2mm厚的DP600双相钢为研究对象,提出了一种基于改变表面微结构和预置Al Si12粉末的调控方式,来提高铝/钢异种金属焊接接头力学性能的新方法。其核心思想是:通过光纤激光在钢表面制备一定的微结构并预置Al Si12粉末,通过毛细力作用和Si元素提高液态铝合金的润湿铺展性,形成“钉扎”结构进一步加强机械啮合作用,并通过Si元素调控金属间化合物层（IMC层）的微观组织结构和厚度。本文采用铝在上钢在下的激光搭接熔钎焊方法进行研究。主要内容包括三个方面:一、采用COMSOL有限元分析软件建立分析了A6061铝合金和DP600双相钢的三维瞬态温度场模型。对比分析了不同工艺参数下铝/钢焊接接头的温度场分布及热循环曲线特征,为后续实验提供了理论支撑。二、探索了不同工艺参数对焊缝形貌及焊接质量的影响规律,获得了适用于本实验的最佳工艺参数。分析了接头的断裂机制以及界面IMC层结构形态、组成对接头力学性能的影响。三、通过制备钢表面微结构和预置粉末的调控方法,对接头的焊缝成形、界面微观组织及力学性能展开了系统研究。首先,本文通过单因素法探究了不同工艺参数对焊缝形貌的影响规律,其次利用正交实验法进一步确定最佳工艺参数组合。得到本实验的最佳工艺参数组合为:激光功率405W,焊接速度6mm/s,离焦量+0.9mm,保护气体为氩气且流量为10L/min。在此工艺参数下,接头最大力学性能可达116.7N/mm。对其界面进行SEM观测,发现在界面处形成了一层厚度约为10μm左右的IMC层,主要由靠近双相钢的Fe2Al5“层状”化合物和靠近铝合金的Fe Al3“针状”化合物层组成,这也说明了IMC层的生长方向是由双相钢向铝合金一侧的。基于改变表面微结构和预置Al Si12粉末的调控方法,分别采用万能拉伸试验机、电子显微镜、SEM、EDS、XRD等方法对接头焊缝成形、金相显微组织、力学性能、界面IMC层的微观组织形貌、成分、主要物相、元素扩散及断裂机制进行研究分析。结果表明:Si元素的添加能够细化焊缝显微组织,提高液态铝合金的润湿铺展性,在界面处发生偏聚并优先与Fe、Al反应生成Fe-Si二元化合物和Fe-Al-Si三元化合物,从而抑制脆性Fe-Al化合物的产生。添加Al Si12粉末,焊接件表面成形良好,无气孔、裂纹等明显缺陷,焊缝截面有效连接宽度变宽,润湿角变小,铝溶液的流动性得到提高。Si元素与Fe、Al发生冶金置换反应,在抑制Fe-Al金属化合物产生的同时生成了Al0.5Fe3Si0.5、Fe3Si、Al8Fe2Si等新相,增加了接头的韧性,降低了界面IMC层的厚度,焊接接头平均线载荷达到136.7N/mm,相比未添加粉末增加了17.1%。而在添加粉末的基础上添加结构,力学性能有了进一步的提高,在沟槽线间距为200μm时达到最大值145.1N/mm。分析认为,这是由于添加结构后,界面金属间化合物生长由平直状态变为沿着凹槽生长的弯曲状态。由于凹槽的存在阻碍了裂纹的进一步扩展。流入凹槽的液态铝合金冷却凝固后,形成“钉扎效应”,不仅增加了铝-钢界面的连接面积,也增强了铝钢之间的机械啮合作用,进一步提高了力学性能。