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以铝合金/钢轻量化复合钻杆焊接制造技术的研究开发为目标,针对铝/钢异种材料的焊接冶金特点,本文研究了 6061铝合金/304不锈钢摩擦焊接工艺,探究了焊接工艺参数对铝/钢异种材料摩擦焊接头组织及力学性能的影响。连续驱动摩擦焊接工艺试验表明,在主轴转速2200 rpm、摩擦压力P1=40 MPa、摩擦时间t=1 s、顶锻压力P2=220 MPa焊接工艺参数下可以获得良好的铝/钢摩擦焊接头。试验结果表明,所有拉伸试样均断裂在摩擦界面,最高抗拉强度为304 MPa,约为6061铝合金母材强度的88%,断口形貌较平滑,为典型的脆性断裂。接头强度和轴向缩短量随着焊接工艺参数(摩擦压力P1、顶锻压力P2、摩擦时间t)的增加而增加。对接头微观组织分析结果表明,铝侧近摩擦界面为细小等轴晶状组织;热力影响区为沿金属流线方向拉长的晶粒组织。在铝/钢异种材料摩擦界面上,形成了由Fe2Al5组成厚度不均匀的IMCs表明摩擦界面处形成了冶金结合。且摩擦界面1/2半径附近化合物层厚度较厚,边缘区域厚度次之,中心区域最薄。为了进一步提高接头性能,开展了 6061铝合金/304不锈钢异种材料惯性摩擦焊接工艺试验。结果表明,惯性摩擦焊接过程中可以快速、集中地将飞轮中储存的动能施加在摩擦界面上,减少连续驱动摩擦焊接过程中通过铝合金侧的热损失,为铝合金/不锈钢摩擦界面形成高质量的冶金结合提供了较好的热力学条件,并在接头内摩擦界面上生成了厚度均匀的IMCs层。接头性能测试试验结果表明,在初始转速n=1100rpm、摩擦压力=180MPa焊接工艺参数下铝/钢惯性摩擦焊接头抗拉强度可达323 MPa,约为6061铝合金母材强度的94%,接头在摩擦界面和热力影响区处发生断裂,断口形貌粗糙,钢侧断口有铝合金材料附着;冲击强度为铝母材的82%,弯曲角度在90°时摩擦界面处未发现宏观裂纹,铝/钢异种材料惯性摩擦焊接头疲劳循环次数可达1.25X105次。