在汽車、航空航天等領(lǐng)域輕量化需求持續(xù)增長(zhǎng)的背景下，鎂（Mg）合金與鋁（Al）合金的異種連接已成為制約相關(guān)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。近日，暨南大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《CorrosionScience》發(fā)表重要研究成果，創(chuàng)新性采用激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)結(jié)合鈦（Ti）夾層，成功突破傳統(tǒng)焊接技術(shù)瓶頸，并首次系統(tǒng)揭示了鎂鋁異種接頭在腐蝕過程中的電偶腐蝕極性反轉(zhuǎn)機(jī)制，為輕量化結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效應(yīng)用提供了重要理論支撐與技術(shù)參考。

    傳統(tǒng)焊接技術(shù)的核心瓶頸：脆性化合物與電偶腐蝕
    鎂合金與鋁合金因低密度、高強(qiáng)度的特性，成為輕量化領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，但其異種連接長(zhǎng)期面臨兩大核心挑戰(zhàn)。一方面，傳統(tǒng)焊接方法易在接頭處生成脆性Al-Mg金屬間化合物（IMCs），此類化合物會(huì)顯著降低接頭力學(xué)性能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力大幅衰減；另一方面，鎂與鋁存在顯著電化學(xué)電位差（Mg：-2.37V，Al：-1.66V），在含氯環(huán)境（如雨雪、鹽霧等）中易引發(fā)強(qiáng)烈電偶腐蝕，鎂合金作為陽極發(fā)生加速溶解，嚴(yán)重縮短結(jié)構(gòu)服役壽命。
    二者形成的電偶電池效應(yīng)使得傳統(tǒng)鎂鋁焊接接頭在復(fù)雜服役環(huán)境中難以滿足長(zhǎng)期可靠性要求，成為阻礙輕量化技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵障礙。

    創(chuàng)新焊接技術(shù)：鈦夾層實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與性能協(xié)同優(yōu)化
    為突破上述瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)提出激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)，并創(chuàng)新性引入鈦夾層。該技術(shù)通過鈦的介入有效抑制了脆性Al-Mg金屬間化合物的生成，焊接過程中接頭處形成穩(wěn)定的Al?Ti相和Al/Mg互擴(kuò)散層，不僅拓寬了搭接界面寬度，更成功制備出無缺陷的6061鋁合金與AZ31B鎂合金搭接接頭。
    微觀結(jié)構(gòu)分析表明，焊縫區(qū)域（WJ）呈現(xiàn)顯著優(yōu)化特征：晶粒尺寸從母材的71.69μm²細(xì)化至43.26μm²，且{0001}基面取向增強(qiáng)；同時(shí)，WJ區(qū)域的Al-Mn相分布均勻且細(xì)小，與母材中稀疏粗大的分布形成鮮明對(duì)比。這些微觀結(jié)構(gòu)的改善不僅提升了接頭力學(xué)性能，更通過降低微觀電偶腐蝕驅(qū)動(dòng)力，為提升耐腐蝕性奠定了基礎(chǔ)。

    突破性發(fā)現(xiàn)：電偶腐蝕的極性反轉(zhuǎn)機(jī)制
    研究團(tuán)隊(duì)通過電化學(xué)測(cè)試、Volta電位分析、掃描電鏡觀察等多種手段，系統(tǒng)研究了焊接接頭在NaCl溶液中的腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)了此前未被認(rèn)知的電偶腐蝕極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
    腐蝕初期，受鎂鋁電位差驅(qū)動(dòng)，鎂合金作為陽極發(fā)生加速溶解，鋁則作為陰極得到保護(hù)，符合傳統(tǒng)電偶腐蝕規(guī)律。但隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，鋁的氧化產(chǎn)物層電阻及有效電容逐漸降低，與鎂的腐蝕產(chǎn)物層性能趨于接近，導(dǎo)致二者陰陽極角色發(fā)生周期性交換。
    Volta電位測(cè)試顯示，焊縫區(qū)域平均Volta電位（-1.38V）高于鎂合金母材（-1.43V），形成潛在微觀電偶腐蝕驅(qū)動(dòng)力，為極性反轉(zhuǎn)提供了前提條件；掃描振動(dòng)電極技術(shù)（SVET）進(jìn)一步證實(shí)，焊接接頭中存在陰極-陽極交換，6061/AZ31B接口處甚至觀察到鋁的顯著溶解現(xiàn)象。

    研究的核心價(jià)值：為輕量化結(jié)構(gòu)應(yīng)用提供多維支撐
    該研究不僅成功制備出高性能鎂鋁異種焊接接頭，更深入闡明其腐蝕機(jī)制，為解決輕量化材料連接的耐久性問題提供三方面關(guān)鍵價(jià)值：
    其一，激光-電弧復(fù)合焊接結(jié)合鈦夾層的技術(shù)路線，為無缺陷6061鋁合金與AZ31B鎂合金搭接接頭的制備提供了可推廣的工藝路徑；其二，明確了微觀結(jié)構(gòu)（如晶粒取向、相分布）與腐蝕性能的關(guān)聯(lián)機(jī)制，為通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升耐腐蝕性提供了設(shè)計(jì)依據(jù)；其三，首次揭示的交替電偶腐蝕機(jī)制，顛覆了對(duì)鎂鋁腐蝕行為的傳統(tǒng)認(rèn)知，為針對(duì)性防護(hù)技術(shù)（如腐蝕抑制劑研發(fā)、表面改性處理等）的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

    該研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，有望推動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域輕量化結(jié)構(gòu)在保證力學(xué)性能的同時(shí)顯著提升抗腐蝕能力，為輕量化技術(shù)向高可靠性、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。