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铝/钢双金属复合材料结合了钢铁材料优良的力学性能和铝合金材料的轻质、高导热、耐腐蚀等性能,在燃气轮机缸体材料轻量化应用方面具有十分广阔的前景。液-固复合铸造法具有工艺简单,成本低廉的特点,是目前制备铝/钢复合材料制备过程中应用最为广泛的一种工艺。然而,在液-固复合铸造过程中,由于铝和钢之间物理和化学性质差异很大,且在复合铸造过程中铝、钢之间相互接触时间较短,很难形成有效的熔合区,从而严重影响了铝/钢的结合性能,这也成为制约铝/钢双金属复合材料发展和应用的瓶颈。针对铝/钢双金属液-固复合过程中存在的问题,本课题结合国内外铝/钢双金属液-固复合的研究现状;通过对钢板分别采用热浸镀铝、电镀镍、电镀镍后热浸镀铝几种预处理工艺改善铝、钢之间的润湿性能,促进铝/钢之间形成有效的结合,并在复合后对试样进行不同工艺的后处理,促进铝和钢之间发生冶金结合。利用光学显微镜、SEM、EDS、XRD等方法对铝/钢复合界面组织成分及显微结构进行了分析;并对复合试样进行了界面显微硬度测试和剪切试验,研究了不同工艺对铝/钢结合性能的影响,并且研究了热浸铝工艺下铝/镀铝钢界面的形成机理以及铝/镀铝钢界面扩散层的生长动力学规律。钢板热浸镀铝预处理后进行液-固复合制备的铝/钢双金属试样,在结合界面处形成了连续的扩散层,该扩散层主要以靠近钢基体的Al5Fe2相和靠近铝基体的Al5FeSi相、Al8Fe2Si相组成;此外Fe原子发生了长程扩散,在铝基体中形成了复杂的金属间化合物。测试发现扩散层显微硬度可以达到700HV以上,在760℃下保温30min后炉冷试样剪切强度最高,达到15.9MPa。对铝/镀铝钢复合机理研究发现,铝/钢复合主要受扩散控制,不同后处理对界面组织结构具有较大的影响,当保温时间为30min时,随着保温温度的增加,界面扩散层厚度逐渐增加,铝/镀铝钢扩散层厚度与保温温度满足x=7.59×10-3exp（-28587/RT）的生长方程;当在760℃下进行不同时间的保温处理时,扩散层厚度随保温时间的增加而增加,保温处理60min时,扩散层厚度达到350μm左右,铝/镀铝钢扩散层与保温时间满足x=2.55×10-5t0.31676的动力学生长方程。钢板电镀镍预处理后进行铝/钢双金属的液-固复合,在一定程度上阻止了扩散层的生长,随着后续保温处理,扩散层厚度逐渐增加并出现明显的分层现象。铝/镀镍钢扩散层也主要由靠近镀镍钢基体的Al5Fe2相和靠近铝基体的Al5FeSi相、Al8Fe2Si组成。经过测试发现扩散层的硬度远高于基体组织,最高达到700HV左右;当保温处理15min后铝/镀镍钢试样剪切强度达到最大值13.4MPa,断裂主要萌生在Al5Fe2相层内,属于脆性断裂。为了进一步改进铝/钢双金属复合铸造工艺,采用电镀镍并热浸镀铝处理后进行浇铸,并在复合后对试样进行500℃下炉冷处理。分析发现该种工艺在一定程度上控制了扩散层的厚度,并有效地减少Al5Fe2相的产生,生成的扩散层主要由Al5FeSi相和Al8Fe2Si相组成,但是随着热浸镀时间的增加,扩散层厚度出现显著增加。铝/钢界面扩散层的显微硬度出现下降,在400600HV左右。当钢板电镀镍后进行10min的热浸镀铝处理,界面缺陷减少,铝/钢界面结合性能相对较好,界面剪切强度达到14.6MPa。