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随着能源的过度消耗和大气污染的不断加剧,汽车轻量化成为减少能源消耗和尾气排放的重要措施,而超高强钢、铝合金等轻质材料的应用则是实现汽车轻量化的重要途径。但由于钢和铝在物理、化学性质方面存在着显著差异,并且在焊接过程中在钢/铝界面处易形成大量的脆性Fe-Al金属间化合物,严重恶化接头的力学性能,制约了汽车轻量化技术的发展。因此,开展超高强钢/铝合金激光-MIG复合焊的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究了SYG960E超高强钢/6061铝合金激光-MIG复合焊接头的微观组织和力学行为;合金元素和焊接工艺参数对钢/铝激光-MIG复合焊接头微观组织及力学性能的影响规律。研究结果表明,钢/铝激光-MIG复合焊接头具有熔-钎特征,接头主要由界面区、焊缝区、钢侧热影响区和铝侧热影响区四部分组成。界面区是由舌状Fe2Al5和针状Fe4Al13共同组成的双层结构,具有较高的裂纹敏感性,并讨论了界面层的生长机制;焊缝区由近等轴的α-Al固溶体组成;钢侧热影响区由贝氏体和珠光体组成;铝侧热影响区的α-Al晶粒粗化。由于界面区形成的Fe-Al金属间化合物具有较高的脆硬性,其显微硬度最高(392HV)。在拉伸试验中,接头在钢/铝界面处断裂,因此,界面区是超高强钢/铝合金激光-MIG复合焊接头最薄弱的区域。合金元素对超高强钢/铝合金激光-MIG复合焊接头微观组织及力学性能具有明显的影响。研究表明,添加Cu有利于抑制Fe-Al金属间化合物的生长,降低界面层的厚度。Cu原子可以代替Fe-Al金属间化合物中的部分Fe原子形成(Fe,Cu)2Al5和(Fe,Cu)4Al13,改善界面金属间化合物的脆性,降低界面区硬度,提高界面层抗裂纹性。基于以上两方面作用,与不添加Cu的钢/铝接头相比,添加Cu的接头抗拉强度可提高110.7%。添加Ni也有利于抑制Fe-Al金属间化合物的生长,降低界面层厚度,但添加Ni后形成(Fe,Ni)4Al13和(Fe,Ni)2Al5对于改善金属间化合物脆性的作用并不明显,界面层依然具有较高的裂纹敏感性。添加Ni可以使接头抗拉强度提高15.4%。添加Zn能够明显改善液态铝合金在固态钢表面的润湿铺展性,但Zn的蒸发严重影响了钢/铝界面原子的互扩散和界面反应,抑制了Fe-Al金属间化合物的形成,阻碍了钢与铝之间的有效连接,恶化了接头的力学性能及焊接质量。因此,添加Zn不利于提高焊接质量。焊接工艺参数对超高强钢/铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形、界面层厚度及接头力学性能有明显的影响。随着激光功率的增加,焊缝熔宽先减小后保持不变,熔深不断增加,上余高不断减小,界面层厚度不断增加但均没有产生裂纹,接头抗拉强度先增大后减小;随着焊接电流的增加和焊接速度的减小,焊缝熔宽和上余高不断增加,界面层厚度也不断增加并开始产生裂纹,但焊缝熔深基本保持不变,接头抗拉强度先增大后减小。在本试验条件下,选择激光功率1000w、焊接电流150A、焊接速度60cm/min,有利于改善焊接质量、提高超高强钢/铝合金激光-MIG复合焊接头的力学性能。