如何使用激光或旋转摩擦的方式将铝焊接到钢材上？

众所周知，由于不同的熔点、热导率、膨胀系数和形成脆性金属间化合物的倾向，应用熔焊工艺将钢与铝连接起来是困难的。由于Fe在Al中的溶解度非常低（约 0.04wt%），在>350°C 的温度下，当Fe扩散到Al 变得显著时，Fe-Al 金属间化合物开始沉淀。远低于铝的熔点（纯铝为 660°C）时可能会发生大量金属间化合物沉淀。金属间化合物析出的确切程度由扩散驱动，并取决于相互作用的Fe和Al界面的时间和温度。

使用激光在钢和铝之间进行钎焊焊接是合乎逻辑的，因为激光在小区域产生的高强度热量意味着可以在局部产生稳定的钎焊环境，并快速移动以构建接头以最短的扩散时间驱动过多的金属间化合物形成。 Fe-Al相图显示了可以形成的硬金属间相的范围，即Fe3Al (892HV)、FeAl (470HV)、FeAl2 (1060HV)、Fe2Al5 (1013HV) 和 FeAl3 (892HV)。这些相的特点是硬度极高，延展性接近零，断裂韧性极差。因此，如果钢和铝之间的热加工接头必须包含这些相中的部分或全部，那么金属间化合物层的厚度应尽可能薄，以便在接头中实现良好的机械性能。必须采用某些方法用于电弧焊钢和铝，目的是避免金属间化合物的形成。第一种是在钢材上使用铝涂层。这可以通过将钢浸入熔融铝中（热浸镀铝）来实现。一旦涂层，铝就可以电弧焊到铝涂层上。必须注意防止电弧将涂层铝加热到过高的温度，否则可能会形成金属间化合物。

双金属过渡嵌件是熔焊时减少金属间化合物形成的另一种方法，嵌件由一部分铝和另一部分钢组成，通过轧制、爆炸焊接、摩擦焊接、闪光焊接或热压焊接结合在一起。然后将双金属过渡接头单独焊接到大块铝和钢上。通常，首先将大块铝焊接到过渡嵌件的铝部分，因为当大块钢电弧焊到过渡嵌件的钢半部分时，这会产生更大的散热器。