在空分、液化天然气、石油化工、航天等领域，奥氏体不锈钢、铝合金有着日益广泛的应用。如何将这两种脾气、习性完全不对路子的材料结合在一起，困难可想而知.梳理国内外现状可以看出，目前钢铝连接，工程上主要采用两种方法：一种是将各自材料制成法兰，依靠螺栓联结在一起；另一种是钢铝焊接接头形成过渡。对于空分、液化天然气这种低温应用场合，螺栓联结可靠性远远不能满足工程需要，因而焊接过渡形式成为 方式。然而，钢铝焊接并非坦途一条。无论是钎焊、熔焊还是压焊，总是存在这样那样的问题难以克服。针对钢铝焊接存在的问题和难点，本研究组选择扩散焊工艺手段，以大尺寸、高可靠性钢铝转换接头为目标，深入开展相关工艺及性能评测工作并在以下几个方面获得关键性突破。1、了接头脆化问题：钢铝接头中Fe3Al型金属间化合物是接头脆化的根源。我们的工艺完全杜绝了金属间化合物的产生，从源头上了脆化的风险。而且，钢铝之间有显著的元素扩散，这是获得高结合强度界面的保证。2、高可靠性：考察钢铝扩散焊接头的拉伸性能可以发现，接头断在铝侧，说明钢-铝界面结合强度高，二者之间并非单纯的机械咬合。3、优异的耐高温性能：钢铝接头因为自身结构的特点，在两端与各自的材料焊接时，接头失效的风险很大。如钢铝爆炸焊接头结合面在施焊时温度一般控制在200℃×30min以下，法国T＆C公司的钢铝接头hothopping工艺对温度更加敏感，结合面应控制在150℃以下使用。我们钢铝焊接接头经过400℃×20min的热处理后，接头试样同样断在铝合金母材位置。说明钢铝结合面性能并没有退化。目前，我们开发的焊接工艺适合各种尺寸的钢铝接头，而且接头尺寸越大，工艺优势越显著。

         铝中杂质对性能的影响---1.合金元素影响：铜元素-铝铜合金富铝有些548时，铜在铝中的较大溶解度为5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有必定的固溶强化效果，此外时效分出的CuAl2有着显着的时效强化效果。铝合金中铜含量一般在2.5%~5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果较好，所以大有些硬铝合金的含铜量处于这规模。铝铜合金中能够富含较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。硅元素-Al—Si合金系富铝有些在共晶温度577时，硅在固溶体中的较大溶解度为1.65%。虽然溶解度随温度下降而削减，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的锻造功能和抗蚀性。若镁和硅一起参加铝中构成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。规划Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此份额装备镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了进步强度，参加适当的铜，一起参加适当的铬以抵消铜对立蚀性的晦气影响。Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝有些Mg2Si在铝中的较大溶解度为1.85%，且随温度的下降而减速小。变形铝合金中，硅独自参加铝中只限于焊接资料，硅参加铝中亦有必定的强化效果。镁元素-Al-Mg合金系平衡相图富铝有些虽然溶解度曲线标明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大有些工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性杰出，抗蚀性也罢，并有中等强度。镁对铝的强化是显着的，每增加1%镁，抗拉强度大概升高瞻远34MPa。假如参加1%以下的锰，能够弥补强化效果。因而加锰后可下降镁含量，一起可下降热裂倾向，别的锰还能够使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改进抗蚀性和焊接功能。锰元素-Al-Mn合金系平平衡相图有些在共晶温度658时，锰在固溶体中的较大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达较大值。Al-Mn合金对错时效硬化合金，即不可热处理强化。锰能阻挠铝合金的再结晶进程，进步再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化首要是经过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解杂质铁，构成(Fe、Mn)Al6，减小铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素，能够独自参加构成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一起参加，因而大多铝合金中均富含锰。锌元素-Al-Zn合金系平衡相图富铝有些275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。锌独自参加铝中，在变形条件下对铝合金强度的进步非常有限，一起存在应力腐蚀开裂、倾向，因而约束了它的运用。在铝中一起参加锌和镁，构成强化相Mg/Zn2，对合金发生显着的强化效果。Mg/Zn2含量从0.5%进步到12%时，可显着增加抗拉强度和屈从强度。镁的含量超越构成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的份额操控在2.7摆布时，应力腐蚀开裂抗力较大。如在Al-Zn-Mg基础上参加铜元素，构成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中较大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金资料。2.量元素的影响：铁和硅--铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅锻造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金功能有显着的影响。它们首要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时，构成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，构成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅份额不当时，会引起铸件发生裂纹，铸铝中铁含量过高时会使铸件发生脆性。钛和硼-钛是铝合金中常用的增加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式参加。钛与铝构成TiAl2相，成为结晶时的非自觉中心，起细化锻造安排和焊缝安排的效果。Al-Ti系合金发生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，假如有硼存在则减速小到0.01%。铬-铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的增加元素。600℃时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。铬在铝中构成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻止再结晶的形核和长大进程，对合金有必定的强化效果，还能改进合金耐性和下降应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。铬在铝合金中的增加量一般不超越0.35%，并随合金中过渡元素的增加而下降。锶-锶是外表活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行动。因而用锶元素进行蜕变处理能改进合金的塑性加工性和终究产品质量。因为锶的蜕变有效时刻长、效果和再现性好等长处，近年来在Al-Si铸造合金中替代了钠的运用。对揉捏用铝合金中参加0.015%~0.03%锶，使铸锭中β-AlFeSi相成为汉字形α-AlFeSi相，削减了铸锭均匀化时刻60%~70%，进步资料力学功能和塑性加工性;改进成品外表粗糙度。对于高硅(10%~13%)变形铝合金中参加0.02%~0.07%锶元素，可使初晶削减至较低极限，力学功能也显着进步，抗拉强度бb由233MPa进步到236MPa，屈从强度б0.2由204MPa提高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中参加锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改进塑性加工功能，可顺畅地热轧和冷轧。锆元素-锆也是铝合金的常用增加剂。一般在铝合金中参加量为0.1%~0.3%，锆和铝构成ZrAl3化合物，可阻止再结晶进程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化锻造安排，但比钛的效果小。有锆存在时，会下降钛和硼细化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，因为锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因而宜用锆来替代铬和锰细化再结晶安排。杂质元素-稀土元素参加铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，削减二次晶距离，削减合金中的气体和搀杂，并使搀杂相趋于球化。还可下降熔体外表张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺功能有着显着的影响。各种稀土参加量约为0.1%at%为好。混合稀土(La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区构成的临界温度下降。含镁的铝合金，能激起稀土元素的蜕变效果。

        1.夹具的设计与制作：1.1夹具的特点：铝件加工后阳极氧化用的夹具与电镀用的挂具是截然不同的，若采用电镀用类似挂勾的挂具作阳极化夹具是不适宜的，因为阳极氧化时夹具与工件表面都会很快生成氧化膜，在此过程中夹具与工件稍有松动即会变更触点位置，阻碍电流流通，为此，必须采用具有弹性的夹具夹紧工件。只有这样才能使阳极氧化过程正常进行。1.2夹具的结构形式：夹具结构以个体式为宜，若采用组装式的，则经几次使用后铆接或焊接处会因腐蚀而松动，阻碍阳极氧化过程中电流的正常流通。同时，夹具要有一定的横截面积。一定截面的夹具也就有足够的弹力和夹紧力，使工件与夹具保持良好的接触，保证所夹工件阳极氧化时所需电流正常流通。避免因接触不良产生热量而烧毁工件。1.3夹具材料的选择：制作夹具以选择硬质铝材为好，硬质铝材弹性好，紧固耐用。2.工件的装夹：2.1给夹具清洗去膜：在阳极氧化过程中夹具也会产生氧化膜。为此，使用过的夹具再次使用之前一定要退除氧化膜。退膜可在铝的除油溶液中进行。也可将夹具与工件接触部位的氧化膜用锉刀锉去，此法对某些夹具来说还可延长夹具的使用寿命。2.2装夹位置的选择：装夹工件的位置要选择得当，铝合金加工厂一般应装夹在工件的副面(即非装饰的部位)。否则工件与夹具的接触部位因被夹具遮盖而无法生成氧化膜，当然也就无法染上颜色，此处即会显现出明显的白色斑点，影响外观质量。此外，工件装夹后悬挂在溶液中的凹入部位会否产生窝气等问题也要予以考虑。2.3防止工件装夹变形：夹具非同挂具，夹具有一定的弹性。装夹变形的工件时尤需注意，应避免用力过猛导致工件变形。2.4防止装夹过松：当工件装夹过松时，夹具与工件之间的电流会时通时断，在这种情况下很可能把工件烧毁。2.5逐一装夹需染色的阳极化件：有些单位对某些小件采用纱窗布包扎或用其它方法包扎后作阳极氧化处理。这种方法虽在一定场合下可节省工时和提率，但只可用于某些质量要求不高的本色阳极氧化，即使少量工件在相互遮盖处无法生成氧化膜，也不易被识别出来。但对于需要染黑色的工件，采用此种装夹方法显然是不可取的。必须逐一装夹，保证阳极氧化质量。3.精密铝合金零件加工阳极氧化工艺条件的控制：3.1溶液的温度与电压的关系：在额定的范围内溶液的温度越低，所需的电压应越高，因为溶液温度较低时氧化膜生成速度较缓慢，膜层较为致密，为获得一定厚度的氧化膜，阳极氧化过程需升高电压。当溶液的温度较高时，氧化膜的溶解速度加块，且生成的氧化膜是疏松的，此时降低电压能适当改善氧化膜的质量。3.2阳极氧化溶液的温度与时间的关系：溶液的温度越低，所需的阳极氧化时间应越长。因为溶液温度较低时氧化膜的生成速度缓慢。溶液的温度升高时则氧化膜的生成速度加快。此时要缩短阳极氧化时间，否则由于氧化膜的外层电阻加大而导致膜层溶解，出现工件尺寸的改变、表面粗糙掉膜的现象。