金属镁及其合金是当前可应用金属材料中最轻的结构材料，具有钢不可替代的性能，如低密度、高比强度、高比模量、良好的阻尼减震性、电磁屏蔽性以及可回收利用等；不锈钢是目前工业生产中应用最广泛的金属材料之一，除了优越的耐蚀性外，还具有优良的机械强度、耐高温氧化性、韧性及焊接性。鉴于两种金属材料性能的互补性和在实际应用中的交叉性、广泛性，将金属镁及其合金与不锈钢连接形成复合结构十分必要。但由于Mg与Fe的晶体结构及物理化学性能差异较大，使得镁合金与不锈钢的焊接性非常差。因此，寻求新思路和新工艺实现镁合金与不锈钢的有效连接具有重要意义。本课题以镀Ni层、Ni箔和Cu箔作为中间过渡层材料，对AZ31B镁合金和304不锈钢异种金属进行低温扩散焊试验研究，借助SEM、EDS、XRD等检测手段对焊接接头的微观组织形貌进行分析，利用显微硬度计、万能拉伸试验机等对焊接接头的力学性能进行测试，系统研究了中间过渡层材料、焊接工艺参数与焊接接头的元素分布、显微组织结构及力学性能之间的关系，分析AZ31B镁合金与304不锈钢接头界面区的形成机制。研究表明，以镀Ni层、Ni箔和Cu箔作为中间过渡层材料，均能实现对AZ31B镁合金与304不锈钢的冶金连接。镀Ni层为中间过渡层材料的焊接接头，由于镀层中P元素的存在，致使焊接接头中有大量脆性相生成，甚至形成脆性微裂纹，严重降低了焊接接头的力学性能。以Ni箔为中间过渡层，Mg-Ni共晶液相对母材AZ31B镁合金基体和304不锈钢均具有较好的润湿性，整个润湿过程是反应润湿和铺展润湿共同作用的结果。AZ31B镁合金/Ni箔/304不锈钢焊接接头扩散界面由晶界渗透层、Mg-Ni-Al三元金属间化合物层、低熔点共晶组织层和不锈钢侧扩散层组成，焊接接头的微观组织由镁合金一侧开始依次为沿镁合金晶界析出的Mg-Ni-Al三元金属间化合物、Mg-Ni-Al三元金属间化合物被(α-Mg+Mg2Ni)共晶组织所包围形成的复合组织结构、(α-Mg+Mg2Ni)共晶组织和Fe-Ni合金产物层，其中Mg-Ni-Al三元金属间化合物被(α-Mg+Mg2Ni)共晶组织所包围，形成复合组织结构，均匀、致密地分布于焊接界面，整体形成韧性矩阵形态，这一结构有利于焊接接头的结合强度。随着保温时间延长，焊接接头的显微硬度及剪切强度均呈现先增大后减小的变化规律；在510℃、保温20min、压力2MPa条件下,焊接接头剪切强度达到最大值37MPa,约为AZ13B母材的27%,断口呈准解理断裂特征。建立了中间层Ni原子向AZ31B镁合金母材晶界扩散的力学模型,晶界渗透深度为以Cu箔为中间过渡层,其作用机理与Ni箔基本相似,但Mg-Cu共晶液相对不锈钢一侧的润湿铺展性能较差,无明显扩散层形成。AZ31B镁合金/Cu箔/304不锈钢焊焊接接头的扩散界面由晶界渗透层、-Mg层、Mg-Cu-Al三元金属间化合物层和低熔点共晶组织层组成；焊接接头的微观组织由镁合金一侧开始依次为沿镁合金晶界沉淀析出的Mg-Cu-Al三元金属间化合物、Mg17(Cu,Al)12、α-Mg,(α-Mg+Mg2Cu)共晶组织,显微硬度和剪切强度均表现出先增大后减小的变化规律。在530℃、保温30min、压力2MPa条件下,焊接接头剪切强度达到最大值52MPa,约为AZ13B母材的63%,断口形貌是由韧窝和解理组成的混合型断口形貌。