在现代工业中广泛需要将柱状金属与板状金属进行焊接,传统焊接柱-板结构件的方法有电弧螺柱焊、摩擦螺柱焊和电阻螺柱焊,上述三种焊接方法在应用上均存在不同程度的局限性。采用碰撞冲击连接可以较好地实现异种材料间的固相连接,常见的碰撞冲击连接包含爆炸焊、电磁脉冲焊、电容储能冲击焊等,其中爆炸焊主要应用与大面积板材复合,电磁脉冲焊在管材复合上应用较多,而电容储能焊则集中在小微结构件焊接。针对目前常见的碰撞冲击连接方法不足以满足柱-板结构件异种材料焊接的现状,本研究开发了一种新的碰撞冲击连接方法——植柱型旋转碰撞冲击连接,使用枪支发射自制纯铜子弹撞击低碳钢板,通过控制火药量控制碰撞速度,较好地实现了柱-板结构件异种材料间的固相连接。本文研究内容主要包括植柱型旋转碰撞冲击连接的工艺特征及界面成形、界面波与可靠连接的关系、界面微观组织和晶粒变形演变以及界面成形与变形的理论验证。工艺特征与界面成形主要研究了植柱型旋转碰撞冲击连接不同形式碰撞下碰撞面的剪切变形和碰撞后柱状体和钢板的成形特征,结果发现在碰撞中柱状体端面与钢板间存在一定的倾角是必需的,植柱型旋转碰撞冲击连接的成形特征包含柱状体翘边高度、柱状体碰撞变形后的边缘直径、碰撞区域直径、压痕直径、压痕深度以及翘边边缘高度,发现随子弹速度增大,柱状体翘边高度会减小,柱状体碰撞变形后的边缘直径会增大,碰撞区域直径变化不明显,压痕直径略有增大,压痕增大会增大,翘边边缘高度会增大。界面波与可靠连接的关系部分总结并探讨了植柱型旋转碰撞冲击连接界面波形成机理及影响机制,发现随碰撞速度和碰撞角增大,界面波的波长和振幅也会随之增大。此外,通过弯折撕扯实验验证了波浪型界面形成的接头具有更好的抗撕扯能力。此外通过纳米压痕实验分析了界面硬度分布,发现Fe一侧靠近碰撞界面处硬度会增大,而Cu一侧靠近碰撞界面处硬度会减小,并且平坦的波谷处硬度会较小,而尖锐的波峰处硬度会较大。此外对生成的界面波的波长和振幅进行了测量,发现在较小的碰撞角下,距离柱状体轴中心线越远,界面波的振幅和波长越大。界面微观组织和晶粒变形演变关系部分主要通过SEM观测并分析了碰撞界面附近微观组织的变化,结果发现碰撞后在Fe侧存在残余奥氏体,在Cu一侧出现了变形孪晶组织和滑移带。此外还分析了Fe和Cu侧平行于碰撞界面沿着碰撞进行方向和垂直于碰撞界面向母材深处方向的晶粒变形演变,发现先碰撞端面处界面波波长和振幅均较大,晶粒会破碎并沿着碰撞进行方向拉伸幅度较大,并且在靠近碰撞面区域,晶粒细化明显,呈拉长的条状,并且随碰撞速度增大,晶粒细化效果也会随之增强,随着碰撞的进行,碰撞界面的界面波的波长和振幅均较大幅度减小,在此阶段界面处晶粒依旧会沿着碰撞方向被拉伸,而在碰撞的末期,碰撞界面处钢板侧晶粒仅有程度较小的拉伸,此外沿碰撞面向母材深处延伸,晶粒会细化为等轴晶,并且在更深处会沿着碰撞进行方向形成类似块状的粗大晶粒。界面成形与变形的理论验证部分利用ANSYS LS-DYNA对柱状体与钢板的碰撞冲击进行了数值模拟,分析了植柱型旋转碰撞冲击连接界面成形过程中的等效应力及碰撞面中心处的应力分量随时间的变化过程,此外还分析了碰撞过程中柱状体和钢板的变形演变,结果发现钢板表面等效应力呈对称状分布,并且会随碰撞的进行变得均匀起来,而柱状体与钢板倾斜碰撞会在后碰撞区域形成较为显著的展宽现象。