摘要
现代工程领域中，异种金属结构件的应用不仅可以充分利用每种材料的性能，同时还可以节省贵重金属并降低整体结构成本。镁合金及其合金和钛合金及其合金由于其比强度高、密度低、抗腐蚀性强等特点而广泛的应用于汽车和航空航天领域，因而镁、钛复合结构的设计具有较强的吸引力。 本文主要采用冷金属过渡技术(CMT)对AZ31B镁合金及工业纯钛TA2进行了搭接焊。利用控制变量法研究送丝速度、焊接速度、焊接电流、焊接电压等焊接参数对焊接接头焊缝表面成型及力学性能的影响。同时，本文还通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)对焊接接头的各个区域进行了成分分析，弄清了镁、钛异种金属的连接机理。 结果表明，焊接过程中送丝速度、焊接电压、焊接速度等焊接参数对焊缝成型及焊接接头的性能有着极其重要的影响。优化的焊接参数可以焊出成型及性能都较为理想的焊接接头。焊接接头主要由镁侧的熔化焊焊接接头和钛侧的钎焊接头组成。熔化焊焊接接头则由熔化的镁母材、熔化的焊丝形成的焊缝金属以及热影响区形成;钎焊接头由熔化焊焊缝金属与钛母材形成。焊接接头的焊缝区主要由镁的固溶体α-Mg，骨架状的镁铝金属间化合物Mg17Al12，以及颗粒状分布的Mg17Al(Zn)12以及少量的Mg0.97Zn0.03组成。焊接接头钎接面主要由钛和铝的金属间化合物Ti3Al，以及镁、铝金属间化合物Mg17Al12组成。同时，焊接过程中Ti原子的扩散也是实现镁、钛连接的一个重要因素。 通过对力学性能的分析可知:钛下镁上非一元线性CMT程序搭接焊，使用AZ61镁焊丝及AZ92镁焊丝所得焊接接头拉伸试样最大载荷分别为2.10KN和1.94KN。钛上镁下非一元线性CMT程序搭接焊，使用AZ61镁焊丝及AZ92焊丝所得焊接接头拉伸试样最大载荷分别为1.83KN和1.60KN。钛上镁下一元线性CMT程序搭接焊，使用AZ61及AZ92焊丝焊接所得到的焊接接头拉伸试样的最大载荷分别为1.97KN和1.54KN。因此，接头形式不同时，优化的焊接参数窗口也不同，且钛下镁上搭接焊接头拉伸试样载荷的最大值大于钛上镁下搭接焊接头拉伸试样的最大载荷。
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