6061铝合金是使用相较广泛的铝镁硅系合金之一,凭借其优异的焊接性能、加工性能以及导热性能,在散热片设计及应用中得到广泛的需求与关注。散热片结构特殊需上下板材叠置后进行四周封边焊接,理想的叠焊熔池形貌应具有上板完全熔透下板部分熔透且结合面宽度适当等特征,因此对焊接工艺提出较高的要求。本文主要对6061铝合金进行电子束叠焊试验确定焊接工艺,研究接头成形、组织及性能,并据此对方形板材的封边叠焊展开研究。通过调节焊接束流、焊接速度以及聚焦电流等焊接参数分析接头成形规律,结合极差分析确定不同参数对熔深、熔宽及结合面宽度的影响程度,探索最佳焊接工艺窗口。研究结果表明,高焊速的条件下控制焊接束流在18-20m A之间可以优化接头成形效果,选择下聚焦可以改善焊缝横截面形貌并获得较大的结合面宽度。焊接电流对熔宽影响较大,焊接速度对熔深影响更明显,为获得较大结合面宽度三种因素相互耦合需要合理分配。叠焊接头中热影响区与母材组织形貌接近,焊缝边界由柱状晶组成。焊缝内以小尺寸等轴晶为主,其中主要相组成为α-Al基体、β-Mg2Si相、不规则形状的富Fe相。而6061铝合金中起强化作用的β″-Mg5Si6相在焊缝高温热循环下逐渐溶解于基体内部,使得6061铝合金电子束叠焊焊缝区的硬度仅为65HV左右,试验表明焊速的增加可以使接头显微硬度小幅提升。6061铝合金电子束焊接接头中存在显著的气孔缺陷,气孔数量较多尺寸较大,在一定程度上降低有效结合面积,使得接头抗剪切载荷降低,为抑制气孔产生将焊接速度控制在较快或较慢的区间时进行焊接,避免中速焊接。利用数值模拟与实际焊接相结合的方法,获得合理的焊接仿真模型。对不同夹具夹持条件以及不同焊接顺序进行对照,研究接头焊后残余应力及变形量,结果表明与铜夹具相比不锈钢夹具夹持时等效残余应力较大,受夹具影响其内部产生反作用内应力,纵向残余应力以拉应力为主,焊后变形量达到对应铜夹具的2.3倍;不同焊接顺序对于封边叠焊影响较小造成的变形量及残余应力十分接近,但在直线边中点作为起焊点且实现对称的两次焊接方案可以使变形趋势相对均匀对称呈中心低于四周的状态。使用Fluent对匙孔产生及维持稳定这一流体行为进行模拟研究,结果表明当焊接位置达到转角时,外侧出现了明显的湍流使得金属堆积造成电子束叠焊封边过程中转角处外侧呈圆滑过渡。