Al/Cu复合结构被广泛的运用于国民经济建设中。采用传统的熔焊方法因铝和铜在物理、化学性质方面差异较大,焊缝中易产生脆性的金属间化合物难以实现可靠Al/Cu连接接头。因此如何控制中间层金属间化合物的厚度及种类,使得其有利于提高焊接接头的力学性能,已成为Al/Cu复合结构的研究要点和热点。搅拌摩擦钎焊作为新型钎焊技术,已成为获得高质量异种金属接头的方向之一。因此,本文利用超高速旋转的无针搅拌头,纯锌作为中间层,采用不同的焊接工艺,并结合接头的抗剪切强度、温度和轴向力,研究了不同条件下焊缝中金属间化合物的产生条件和分布。本文通过正交实验,研究了不同搅拌摩擦焊接参数下的抗拉强度,确定了最佳的焊接参数。进一步研究了7 mm、10 mm、12 mm和15 mm轴肩下的接头组织和力学性能。结果表明,在12 mm轴肩下,中间层由铝锌共晶和分散的CuZn₅组成,无裂纹缺陷,其化合物种类和分布有利于提高焊缝的力学性能。而在15 mm轴肩下,则生成了脆性的层状Al₂Cu和Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7,并有裂纹出现在中间层处,严重降低了接头的抗拉强度。为增加对中间层的扰动作用,进而研究了施加超声辅助时Al/Cu界面反应行为。采用了厚度分别为0.2 mm、0.3mm和0.5 mm的锌层。实验证实了超声辅助对界面有扰动作用,并当使用0.2 mm锌箔时效果最佳,抗拉强度也达到最高值。显微组织分析表明,超声波产生的“空化效应”能够使Al₂Cu以点块状分布,而不是以层状分布,而当锌箔厚度为0.3 mm时,超声作用减弱,铜侧界面生成了厚度为3.4μm且呈连续分布的锯齿状Al_4.2Cu_3.2Zn_0.7和扩散层。而当锌箔厚度增加到0.5mm时,由于锌层未完全熔化,接头的力学性能急剧下降。基于上述研究中均存在锌层未熔化现象,为提高产热率,改变试板放置方式,即将铜板置上铝板置下,采用点焊的方式连接。研究以停留时间为变量,并施加水冷对焊接质量的影响。结果表明,点焊接头在一定工艺参数范围内成型良好,中间层温度最低为550℃,中间层锌完全熔化而铝局部熔化。微观组织特征分析表明,界面主要由Al₂Cu和α-Al构成。随着停留时间的增加,焊接区域温度逐渐升高,焊缝的力学性能降低。当停留时间为1s时,接头抗剪切力最优为2.81 kN。界面组织由Al₂Cu和Al-Zn共晶的混合组织向层状分布的Al₂Cu和α-Al转变。加入水冷后,降低了峰值温度,延长了峰值温度停留时间,使得接头力学性能提高了30%。