本课题采用摩擦焊方法开展铝-钢异种金属连接工艺研究,首先对立式摩擦焊机滑台、工作台以及参数控制系统进行优化设计与调试,以保障焊接过程的稳定进行。通过实验对比研究焊接参数对接头性能的影响,发现套阻溢成型环及钢端开槽工艺能有效地减少焊接界面热量的损失,提高接头强度。铝-不锈钢在套阻溢成型环工艺下转速1600r/min,摩擦压力91.6MPa,摩擦时间5s,顶锻压力183.1MPa,顶锻时间5s时所得接头强度达到164.1MPa,拉伸式样断口在铝合金母材一侧。在焊缝靠近铝合金母材一侧微观组织中出现碳原子迁移聚集形成的条带状区域,对比发现套阻溢成型环焊件产生的条带状区域窄小,颜色浅,这意味着界面转移时间短,碳原子迁移数量少,阻溢成型环有效地阻碍了界面摩擦热的损失。采用覆钢质过渡层的铝螺柱-钢板焊接,强度高于直接将铝螺柱焊接在钢板上,在转速2000r/min,摩擦压力122.1MPa,摩擦时间2s,顶锻压力183.1MPa,顶锻时间3s时所得接头强度达到127.9MPa。这种将材料及结构非对称的难题化简为材料非对称和结构非对称两个相对简单的问题的思想具有一定工程应用价值。