无论是在机械制造工程业，还是在电器设备制造业，既要追求设备的安全可靠性，也要尽可能的降低生产成本。铜虽然具有优良的导电、导热、耐腐性，但由于其属于稀缺资源，价格较高，阻碍了电气工程的发展。铝具有密度低、电阻率小、热导率高等特点，铝和铜均为制造导电体的材料，在某些结构件中铝铜形成连接件，利用铝代替铜的使用，既可达到结构的使用要求，又可减少结构质量，降低结构制造成本以及发挥各自的优点，所以铝-铜异种金属的复合接头应用前景广阔[6]。 

然而由于连接技术的局限性，将影响铝-铜异种金属构件的应用与发展。采用传统熔焊方法焊接铝铜及其合金，容易产生熔焊中常见的冶金缺陷和工艺缺陷，严重损伤构件的整体性能，使接头强度、耐疲劳性能和断裂韧性降低，存在安全隐患，在一定程度上限制了铝铜及合金的工程应用[7-8]。搅拌摩擦(FSW)是英国焊接研究所(TWI)在1991年发明的新型固相连接技术，该技术衍生于传统摩擦焊，已广泛应用于铝合金和镁合金等轻质合金的焊接[9]。与传统熔焊方法相比，搅拌摩擦焊不仅具有无烟尘、无气孔、无飞溅、无需添加焊丝和焊接时不需要输送保护气的特点，而且具有焊后焊缝晶粒细小，焊接残余应力和焊接参与变形较小等优点。国内对搅拌摩擦焊技术进行大量研究，已经实现多种异种材料的焊接，获得的各种形式接头性能优良[10]。

1。2 异种金属的焊接

1。2。1 异种材料的焊接性 

异种材料的焊接是指将化学成分和组织性能不同的两种或两种以上的金属，在一定的工艺条件下焊接成规定设计要求的构件，并使形成的接头满足预定的服役要求[11]。不同材料的物理化学性能和组织结构决定了异种材料的可焊性，两种材料的热物理性能、结晶化学性能和材料表面状态差异越大，焊接性越差。与同种材料的焊接相比，异种材料的焊接有很大的不同，从焊接性和操作技术方面比较，物理化学性能及化学成分差异较大的异种材料比同种材料可焊性要差，焊接难度大。其次，由于异种金属线膨胀系数存在差异，接头组织发生变化，引起热应力和组织应力，焊后接头中常存在较大的内应力，且热应力难以消除，造成接头产生裂纹或焊接变形，严重恶化焊接接头性能，甚至引发一定安全事故。

1。2。2 铝铜异种材料的焊接性

液态铜铝可以无限互溶，而在固态下互相溶解度十分小，铜铝在高温下能形成Cu2Al、Cu3Al2、CuAl、CuAl2等多种金属间化合物。在高温状态下的铜铝发生强烈的氧化，生成多种难容的氧化物。铜-铝状态图如图1-1所示。文献综述

图1-1 铝-铜二元相图

铝铜材料物理性能差异极大，熔点相差424℃，线膨胀系数达到40%以上，电导率高达70%以上。铝被氧化生成Al2O3的熔点高达2050℃；而铜与氧以及Pb、Bi、S等杂质易生成多种低熔点共晶物，恶化接头性能。随着新型材料的应用日益广泛，铜铝材料逐步在工程机械行业中取代传统钢铁材料的应用，铝-铜复合结构的优点也受到普遍重视，但由于铝铜材料性能差异大，难以获得性能优异的铝-铜异种金属焊接接头，铝-铜焊接存在的问题主要有 [12-13]  : 

(1) 铝铜的高温氧化问题

铝铜活性强，易被氧化，在铝铜表面和高温熔池中易生成CuO，Cu2O， A12O3等高熔点的氧化物，这些氧化物很难除去，阻碍填充材料与铝的熔合，因此，在焊接过程中很难使焊缝达到完全熔合的程度，这给铝和铜的焊接带来很大的困难。

(2) 铝铜焊接接头的裂纹问题