钢与ZMnD-1J锰铜合金在物理、力学性能方面差异巨大,用传统的方法焊接,难以得到性能良好的接头。由于真空电子束焊具有焊缝深宽比高、焊件变形小、焊接冶金质量好等特点;尤其适合于异种金属的焊接,本文首先采用电子束焊接方法,探讨ZMnD-1J锰铜合金与20#钢之间异种金属焊接的可行性,试验证明是可行的。其次优化了ZMnD-1J锰铜合金与20#钢之间异种金属电子束焊接工艺参数,试验中引入偏束焊技术以解决异种金属连接时两侧母材热输入不均匀及焊缝表面成形的问题,并引入预热焊技术对12mm厚度ZMnD-1J锰铜合金和20#钢板材进行了电子束对接试验,研究结果表明:线能量的高低是影响焊缝表面成形的最终决定性因素,在焊接电压130kV,聚焦电流2384mA,采用电子束流为10mA,焊接速度为8mm/s,偏钢侧0.6mm时,可以得到351.5MPa的最高抗拉强度,为母材强度的75.6%,焊缝的表面成形最好,此时焊接线能量为1625J·cm-1。然后分析了焊接接头的组织结构及断口形貌,结果表明:焊缝区组织均匀致密且无明显的气孔、夹杂等缺陷,都属于韧性断裂。接头部分分为锰铜合金侧热影响区、焊缝区和钢侧热影响区,钢侧热影响区范围小于锰铜侧热影响区范围;焊缝区域分为三个部分:焊缝边缘区锰铜侧、焊缝中心区和焊缝边缘区钢侧。断口X射线衍射分析发现焊缝焊缝边缘区锰铜合金侧(C区)存在着大量脆性金属间化合物,为接头强度薄弱区。经断口分析发现断裂发生在焊缝C区的位置,断口表面主要存在着FeCu和FeMn3这两种金属间化合物,它们的存在是引起断裂发生的主要原因。