Microstructure and Mechanical Properties of Resistance Spot Welding Joints Between Magnesium/Galvanized Steel Dissimilar Metals

JIANG Deping; ZOU Yuhong; LI Mingzhu; ZHOU Yang; YAO Zongxiang; WANG Gang; ZHANG Long

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2026.05.08

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Microstructure and Mechanical Properties of Resistance Spot Welding Joints Between Magnesium/Galvanized Steel Dissimilar Metals
Vol. 56, Issue 5, Pages: 71-79(2026)
Received：01 January 2026，

Revised：2026-02-14，

Published：20 May 2026
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.05.08
稿件说明：

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蒋德平，邹雨宏，李明珠，等.镁/镀锌钢异种金属电阻点焊接头显微组织与力学性能［J］.电焊机，2026，56（5）：71-79. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.05.08.

JIANG Deping, ZOU Yuhong, LI Mingzhu, et al.Microstructure and Mechanical Properties of Resistance Spot Welding Joints Between Magnesium/Galvanized Steel Dissimilar Metals[J].Electric Welding Machine, 2026, 56(5): 71-79. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.05.08.

摘要

采用电阻点焊的方法对AZ31B镁合金/HC260YD+Z镀锌钢异种金属进行了焊接试验，研究了焊接电流对接头力学性能、断裂模式和微观组织的影响。结果表明，随着焊接电流的增加，接头的熔核直径逐渐增大，而压痕深度和拉剪力却呈现先增加后降低的趋势。当焊接电流较小时（小于8 kA），接头的断裂模式为界面断裂，电流增大到10 kA时，接头的失效模式转变为部分熔核被拔出的纽扣型断裂；当焊接电流10 kA、焊接时间24 cycle、电极压力2.0 kN时，接头抗剪力最大，为3.83 kN；镁侧HAZ受焊接热影响形成粗大等轴晶，熔核中心主要为等轴树枝晶，而边缘区则为柱状树枝晶，在熔核区晶界处还析出有少量的Mg-Al第二相。接头界面处有金属间化合物Fe

形成，导致界面区平均硬度高于镁侧。

Abstract

Welding experiments on dissimilar metals of AZ31B magnesium alloy and HC260YD+Z galvanized steel were conducted using resistance spot welding. The effects of welding current on the mechanical properties

fracture modes

and microstructure of the joints were investigated. The results show that as the welding current increases

the nugget diameter of the joint gradually increases

while the indentation depth and tensile shear force first increase and then decrease. When the welding current is low (less than 8 kA)

the fracture mode of the joint is interfacial fracture. As the current increases to 10 kA

the failure mode changes to button fracture with partial nugget pull-out. The joint achieves the maximum shear strength of 3.83 kN under the welding conditions of 10 kA current

24 cycles welding time

and 2.0 kN electrode pressure. In the heat-affected zone on the magnesium side

the microstructure mainly consists of coarse equiaxed grains

while the nugget center is composed of fine equiaxed dendrites

and the edge zone is dominated by columnar dendrites. A small amount of the Mg₁₇Al₁₂ second phase precipitates at the grain boundaries within the nugget zone. Intermetallic compounds

mainly Fe₂Al₅

form at the joint interface

leading to an average hardness in the interfacial region that is higher than that on the magnesium side.

关键词

Keywords

references

Suski C A ， Silva Filho J F ， Cortez A ， et al . The environmental impact of lightweight body in white structures in vehicle manufacturing ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2024 ， 449 ： 141833 .

沈小琨，赵一帆，万葛，等 . Zn中间层对镁/钢搅拌摩擦搭接焊组织与性能的影响［J］. 特种铸造及有色合金， 2023 ， 43 （ 12 ）： 1647 - 1653 .

SHEN X K ， ZHAO Y F ， WAN G ， et al . Influence of Zn Interlayer on Structure and Properties of Mg/Steel Friction Stir Lap Welding ［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys ， 2023 ， 43 （ 12 ）： 1647 - 1653 .

冷宸，汪晓勇，彭红兵，等 . 镀锌层和焊接速度对镁/钢MIG焊接头微观组织的影响［J］. 热加工工艺， 2024 （ 19 ）： 44 - 49 .

LENG C ， WANG X Y ， PENG H B ， et al . Effect of Zinc Coating and Welding Speed on Microstructure of Magnesium/Steel MIG Welded Joint ［J］. Hot Working Technology ， 2024 （ 19 ）： 44 - 49 .

Tao Tao ， Liu J S ， Zhou D W ， et al . Microstructure and properties of magnesium/steel dissimilar metals by interlayer assisted laser welding ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2023 ， 33 （ 03 ）： 765 - 776 .

王伟东 . 混合材料正在成为全球汽车产业发展新趋势［J］. 中国有色金属， 2020 （ 17 ）： 42 - 43 .

WANG W D . Hybrid materials are becoming a new trend in the global automotive industry ［J］. China Nonferrous Metals ， 2020 （ 17 ）： 42 - 43 .

Kudiiarov V ， Lyu J ， Semyonov O ， et al . Prospects of hybrid materials composed of MOFs and hydride-forming metal nanoparticles for light-duty vehicle hydrogen storage ［J］. Applied Materials Today ， 2021 ， 25 ： 101208 .

Delogu M ， Zanchi L ， Dattilo C A ， et al . Innovative composites and hybrid materials for electric vehicles lightweight design in a sustainability perspective ［J ］. Materials Today Communications ， 2017 ， 13 ： 192 - 209 .

郭兴伍，陈娟，李晔，等 . 镁/钢异种板自冲铆连接及耐腐蚀性能研究［J］. 机械设计与制造， 2023 （ 01 ）： 116 - 119 .

GUO X W ， CHEN J ， LI Y ， et al . Study on High Speed Self-Piercing Riveting Connection of Magnesium/Steel Dissimilar Plates and its Corrosion Resistance ［J］. Machinery Design & Manufacture ， 2023 （ 01 ）： 116 - 119 .

Fei L ， Jiang F ， Zhang P ， et al . Strategies of reducing the heat-affected zone in Mg/steel resistance riveting welding joints for improving joint quality ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2024 ， 124 ： 1316 - 1329 .

朱海霞，曹睿，李雅范，等 . 镁-裸钢板异种金属冷金属过渡熔钎焊连接机理［J］. 焊接学报， 2016 ， 37 （ 05 ）： 77 - 80 .

ZHU H X ， CAO R ， LI Y F ， et al . Joining mechanisms of cold metal transfer welding-brazing of Mg to bare steel ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2016 ， 37 （ 05 ）： 77 - 80 .

赵一帆，胡心彬，沈小琨 . 工艺参数对镁/钢搅拌摩擦搭接焊组织与性能的影响［J］. 湖北工业大学学报， 2024 ， 39 （ 2 ）： 23 - 28 .

ZHAO Y F ， HU X B ， SHEN X K . Effect of Process Parameters on the Microstructure and Mechanical Properties of Magnesium-Steel Joint by Friction Stir Lap Welding ［J］. Journal of Hubei University of Technology ， 2024 ， 39 （ 2 ）： 23 - 28 ..

刘骁，王希靖，景文霞，等 . AZ31B镁合金/镀锌钢无匙孔搅拌摩擦点焊结合方式［J］. 焊接学报， 2016 ， 37 （ 8 ）： 17 - 20 .

LIU X ， WANG X J ， JING W X ， et al . Bonding mechanism of friction stir spot welding of magnesium to galvanized steel ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2016 ， 37 （ 8 ）： 17 - 20 .

Tao T ， Liu J ， Zhou D ， et al . Microstructure and mechanical properties of laser welding of AZ31B magnesium alloy and DP590 Dual-Phase steel with concave groove joint ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2021 ， 72 ： 227 - 239 .

He Z ， Liu J ， Zhou D ， et al . Effect of Al-foil addition on microstructure and temperature field of laser fusion welded joints of DP590 dual-phase steel and AZ31B magnesium alloy ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2020 ， 30 （ 10 ）： 2669 - 2680 .

Rong Y ， Li H ， Cheng D ， et al . Study on microstructure and properties of Mg/Steel laser welding-brazing joint assisted by alternating magnetic field with Ni interlayer ［J］. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture ， 2021 ， 4 （ 4 ）： 416 - 422 .

Wei S T ， Li Y Y ， Lu S P . Similar and dissimilar resistance spot weldability of Q＆P980 and TWIP1180 steels ［J］. Science and Technology of Welding and Joining ， 2022 ， 27 （ 2 ）： 77 - 83 .

郑森，程东海，陈益平，等 . 镁/钢异种材料电阻点焊接头中Zn的作用机理［J］. 南昌航空大学学报（自然科学版）， 2015 ， 29 （ 04 ）： 62 - 66 .

ZHENG S ， CHENG D H ， CHEN Y P ， et al . Mechanism of Zn in the Joint of Magnesium and Steel by Resistance Spot Welding ［J］. Journal of Nanchang Hangkong University（Natural Sciences）， 2015 ， 29 （ 04 ）： 62 - 66 .

崔俊佳，董东营，王琼，等 . DP780双相钢电阻点焊接头动态载荷下失效行为研究［J］. 机械工程学报， 2021 ， 57 （ 2 ）： 70 - 79 .

CUI J J ， DONG D Y ， WANG Q ， et al . Failure Behavior Analysis of Resistance Spot Welding Joints of DP780 Dual-phase Steel under Dynamic Load ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2021 ， 57 （ 2 ）： 70 - 79 .

陈益平，邵景辉，胡德安，等 . 镁/钢异种材料点焊接头力学性能及显微组织分析［J］. 焊接学报， 2013 ， 34 （ 4 ）： 101 - 104 .

CHEN Y P ， SHAO J H ， HU D A ， et al . Analysis of microstructure and mechanical properties of dissimilar metal spot welded joint between magnesium alloy and steel ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2013 ， 34 （ 4 ）： 101 - 104 .

李鹏，邹存柱，董红刚，等 . Fe/Al异质金属接头界面组织演变、生长动力学及力学性能［J］. 材料工程， 2022 ， 50 （ 05 ）： 43 - 51 .

LI P ， ZOU C Z ， DONG H G ， et al . Interfacial microstructure evolution，growth kinetics and mechanical properties of Fe/Al dissimilar metal joints ［J］. Journal of Materials Engineering ， 2022 ， 50 （ 05 ）： 43 - 51 .

郑森，程东海，陈益平，等 . AZ31B镁合金/镀锌钢板电阻点焊接头形成机理［J］. 焊接学报， 2017 ， 38 （ 02 ）： 83 - 86 .

ZHENG S ， CHENG D H ， CHEN Y P ， et al . Joint formation mechanism of AZ31B magnesium alloy and SPHC galvanized steel by resistance spot ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2017 ， 38 （ 02 ）： 83 - 86 .

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