2  影响异种材料焊接性的因素

(1)物理性能的差异

   两种材料物理性能的差异主要是指熔化温度、线膨胀系数、热导率和比电阻等，该差异将影响焊接的热循环过程、结晶条件，降低焊接接头的质量。当异种材料热物理性能差异较大时，就会给焊接造成一定的困难；线膨胀系数相差较大时，接头的焊接参与应力和变形较大，易使焊缝及热影响区产生裂纹。异种材料电磁性差异较大时，焊接电弧不稳定，焊缝成形不好甚至形成不了焊缝。

(2)结晶化学性能的差异

结晶化学性能的差异主要是指晶格的类型、晶格参数、原子半径、原子的外层电子结构等，也就是通常所说的“冶金学上的不相容性”。两种被焊金属在冶金学上是否相容，取决于它们在液态和固态时的互溶性以及这两种材料在焊接过程中是否产生脆性金属间化合物。

   在液态下两种互不相溶的金属或合金不能采用熔化焊的方法进行焊接，如铁与铅、铅与铜等。因为这类异种材料组合从熔化到凝固过程中极易分层脱离而使焊接失败。只有在液态和固态下都具有良好互溶性的异种金属或合金，才能在熔焊时形成良好的焊接接头。

   一般来说，当两种金属的晶格类型相同，晶格常数、原子半径相差不超过10%-15%，电化学性能的差异不太大时，溶质原子能够连续固溶于溶剂，形成连续固溶体；否则易形成金属间化合物，使焊缝性能大幅度降低。研究表明能够形成连续固溶体的异种材料具有良好的焊接性。

   焊接互溶性有限的两种金属或合金时，防止裂纹的产生主要取决于结晶条件、材料的相变性质以及受力状态。因此，当采用的冶金措施和焊接工艺尚不足以克服因互溶性差造成的焊接困难时，就会影响这两种材料的焊接性。有限的溶解度有时会形成的金属间化合物和过饱和固溶体剩余成分的析出。

   多晶金属或合金在固溶体冷却过程中产生的相变和组织转变会造成焊接冷裂纹。这类转变还伴随有晶格的明显畸变和体积的变化(如珠光体钢和马氏体钢中的马氏体转变，钛和钛合金中氢化物的转变)。焊接异种材料时，材料之间线膨胀系数和相变临界点位置的差异都明显的影响接头的应力状态。

   对不能形成无限固溶体的异种金属和合金，可在两种被焊材料之间加入合金过渡层，过渡层合金的选择应满足与两种被焊金属均能形成无限固溶体的要求。

(3)材料的表面状态

   材料的表面状态是很复杂的，表面氧化层(氧化膜)、结晶表面层情况、吸附的氧离子和空气分子、水、油污、杂质等状态，都直接影响异种材料的焊接性。在生产实践中，往往由于表面氧化膜和其他吸附物的存在给焊接带来极大的困难。

   此外，焊接异种材料时，必定会产生一层成分、组织及性能与母材不同的过渡层，过渡层的性能会给焊接接头的整体性能带来重大的影响，处理好异种材料焊接的过渡层对于获得满意的焊接质量至关重要。过大的熔合比，会增加焊缝金属的稀释率，使焊缝金属与母材的化学成分相差越大，熔池内金属越不容易充分混合，过渡层越明显；熔池内金属液态存在的时间越长，越容易均匀混合。所以，焊接异种材料时需要采取相应的工艺措施来控制过渡层，以保证接头的性能。

3  异种金属镁合金和铝合金连接的必然性

汽车工业的生产总值在全球经济发展中占有重要地位，世界平均汽车的拥有量为24辆每1000人，而且其数量还在增大[15]。庞大的汽车工业和汽车数量，使能源和环境的承受能力成为重要的问题。汽车减重势在必行!镁合金和铝合金在汽车行业，都可用于减轻车体重量，增加燃油效率，从而减少能源消耗，减少尾气对环境的污染[16]。