导语：近年来，轻型结构在汽车和航空航天工业中的需求量很大，旨在提高燃料效率，减少车辆的气体排放并提高飞机的承载能力。异种金属的连接被认为是满足这些要求的最有效措施之一。

镁是最轻的合金，具有可回收性，高比强度和低密度的突出特性，是汽车制造业的理想选择。钛作为一种广泛使用的材料，还具有一些优异的性能，如高强度和高耐热性。因此，用于制造混合轻质结构部件的Mg和Ti的可靠连接是非常有前景的，这反过来将扩展两种材料的应用范围。虽然镁和钛的可靠连接在先进的结构和工程工业中具有重要意义，但它面临着巨大的挑战。Mg和Ti的物理性质，例如熔点，热导率和线性膨胀系数是完全不同的。Mg-Ti系统基本上不混溶，因此不发生冶金反应。

为了焊接不同的金属，如Mg和Ti，添加可与两种材料反应的中间元素是非常有帮助的。传统方法主要分为两种选择：立即利用贱金属或填充金属中的有效合金元素，并添加含有预期元素的中间层。在此基础上，研究人员采用Al，Cu和Ni生产过渡层，通过各种焊接技术冶金结合Mg和Ti，如摩擦搅拌焊，冷金属转移焊，瞬态液相焊，钨惰性气体焊和激光焊。一种新兴技术，激光焊接钎焊在连接不同金属方面具有很大的优势，这意味着低熔点金属会发生熔焊，高熔点金属会发生钎焊。

因此，对于熔点差异很大的材料，它具有特别的适应性和灵活性。最近，我们采用这种激光焊接钎焊技术首次在对接接头中加入Mg和Ti，并辅助Al和Ni元素。采用AZ92填充金属以提供Al作为中间元素，而通过在Ti衬底上电镀Ni而不是中间层来提供Ni元素。新开发的热力学计算解释了Mg / Ti界面处的元素扩散机制和形成相的驱动力。无论激光功率如何，当使用Ni涂层时，填料焊丝在Ti基板上的焊接扩散能力显着提高。

对于具有Ni涂层的接头，界面微观结构随着激光功率的增加而变化很大，从超薄的Ti 3 Al层到Ti 2 Ni和Ti 3 Al 的混合结构，再到Ti 3 Al层。其在Ti衬底上伴有Ti 2 Ni相。通过透射电子显微镜鉴定混合的微结构。采用Miedema理论模型进行热力学计算，在此基础上建立了适用于三元体系的Toop模型，并开发了适用于四元体系的扩展Toop模型。结果不仅评估了Al和Ni在连接Mg和Ti中的各自作用，还评估了它们之间的相互作用。

Mg-Al-Ti和Mg-Ni-Ti三元体系之间的焓比较表明，Al和Ni对不混溶的Mg-Ti体系具有非常相似的促进作用。但进一步的Mg-Ni-Al-Ti四元体系的计算和分析表明，热输入可以影响Al和Ni在Mg / Ti接头上的相互作用机理。在低激光功率下，Al扩散到Ti衬底的驱动力高于Ni的驱动力。在高激光功率下，Ni对Ti的驱动力要高得多。热力学计算还有助于解释融合区中的相形成。Mg，Al和Ni原子倾向于聚集，并且估计通过分析（Mg-Ni-Al）-0.047Ti假三元体系形成Mg-Al-Ni三元相。在热力学计算的帮助下，Mg-Ti键合机制得到了明确的阐明。

总结：本文还建立了微观结构与力学性能之间的关系。在相同条件下，Ni涂层接头的断裂载荷远高于无涂层接头。对于具有Ni涂层的接头，较高的激光功率增强了界面结合并且提高了断裂负荷。然而，激光功率的进一步增加导致反应相在熔化区和Ti衬底而不是界面处的分散。因此，界面粘合的增强被削弱，导致断裂载荷的下降。在1500W的激光功率下，最大值达到3900N，这是没有涂层的接头的三倍。在这种情况下，接头在Mg基底金属处断裂，而另一些则从熔合区-Ti界面开裂。