铝合金/不锈钢复合结构具有铝合金的低密度、高导热率等特点,同时也具有钢的高强度与耐蚀等特点,使用铝合金/不锈钢复合结构来代替全钢体结构既可以减轻重量又可以降低成本,是实现结构轻量化,满足不同性能要求较为有效的方法之一。但由于铝合金与不锈钢两种材料的物理性能差异较大,采用弧焊连接易在界面处产生脆硬的金属间化合物,从而导致两者焊接性较差,因此开展铝合金与不锈钢异种金属摩擦焊的研究具有重要的理论意义与实际应用价值。本文采用摩擦焊接技术,分别将1060工业纯铝、6082铝合金与304不锈钢进行连接,系统的研究了1060纯铝/304不锈钢、6082铝合金/304不锈钢异种金属摩擦焊接头的微观组织及力学性能。研究结果表明,1060纯铝与304不锈钢摩擦焊接过程中接头中心部位温度可达475℃,接头的结合形式为机械+冶金结合,界面处有Fe₂Al₅与FeAl₃两种金属间化合物的生成,拉伸试验后接头断裂形式为脆-韧混合型断裂,接头硬度峰值出现在界面靠近不锈钢一侧,最高可达473HV;6082铝合金与304不锈钢在焊接过程中界面温度可达493℃,接头结合形式主要为冶金结合,界面处发现金属间化合物Fe₂Al₅,6082铝合金中的硅元素对金属间化合物Fe₂Al₅的长大过程起到了抑制作用,并且改变了Fe₂Al₅在钢/铝异种金属摩擦焊接头中的形态。拉伸试验后接头断裂形式亦为脆-韧混合型断裂,接头硬度峰值出现在界面靠近不锈钢一侧,最高可达220HV。焊接工艺参数的选择对铝合金/不锈钢摩擦焊接头的成形、微观组织及力学性能具有显著影响,选取合适的焊接时间、旋转速度、摩擦压力与顶锻压力有利于改善摩擦焊接头成形及焊接质量。焊接时间主要改变焊接过程热输入量,从而影响原子间扩散速率,进而改变了界面冶金结合强度;摩擦压力主要导致接头金属应变梯度有所改变,导致原子间扩散系数发生变化,影响了铁铝原子的互扩散速率;其次摩擦压力改变了焊接过程中的热输入量,使接头金属的温度梯度发生变化,从而影响了原子间的互扩散速率;旋转速度主要从以下两方面影响接头的冶金反应:旋转速度的提高会增大焊接过程中的热输入,从而改变元素间的扩散速率,直接促进了冶金反应的进行;其次,焊接热输入的提高会延长接头的冷却时间,使得原子间有更充分的时间扩散,间接的促进了冶金反应的进行;顶锻压力的增加使金属间隙变的更小,原子间接触更加紧密,晶格中的空位与原子致密度更大,并且界面原子被充分激活,加快了原子间的扩散速率,直接导致了元素扩散距离的增加。工艺参数主要影响了摩擦焊接过程中焊接热输入、保温时间以及应变梯度,进而对冶金结合程度造成影响。焊后退火处理对6082铝合金/304不锈钢摩擦焊接头的组织和性能具有明显的影响,退火处理促进接头元素发生扩散,界面金属间化合物的厚度随退火温度的升高而增加,拉伸强度随退火温度的升高呈先增大后降低的趋势,经280℃退火处理的接头抗拉强度提升明显,可达246MPa,接头耐蚀性能随着退火温度的升高而降低,接头腐蚀产物主要为氧化铝。