4xxx（Al–Si–Mg）和6xxx（Al–Mg–Si）系列铝合金因其具有高比强度、低密度、优异的耐腐蚀性和良好的加工性能而被广泛应用于结构制造[1]、[2]。随着新能源汽车中轻量化设计的快速发展，这些系列不同合金的连接变得越来越重要，因为混合合金结构能够在性能、成本和可制造性之间取得更好的平衡[1]、[3]、[4]、[5]。其中，铸造A356和锻造6082分别是代表性的4xxx和6xxx系列合金，经常被用作不同合金连接的模型材料[2]、[3]、[6]。然而，它们在化学成分、凝固/加工历史和沉淀反应方面的差异导致焊接过程中的微观结构演变不同，即使在同一合金体系内，接头机械性能也会有显著差异[3]、[7]。因此，基于化学成分理解焊接过程中的微观结构发展对于提高接头可靠性至关重要。
这些Al–Si–Mg基合金的焊接性和机械性能受到沉淀物和金属间化合物的形成与再分布的控制。硅提高了熔体的流动性，减少了焊接引起的开裂和变形倾向；共晶硅也是控制强度和断裂行为的关键微观成分[6]、[8]、[9]。镁主要通过形成Mg2Si来强化基体，使得老化后能够产生显著的沉淀硬化[10]。相比之下，Fe是一种不可避免的杂质——尤其是在回收铝中——在凝固过程中容易形成富Fe的金属间化合物。这些相通常作为应力集中点和裂纹源，通过促进撕裂作用降低抗拉性能并削弱基体/颗粒界面[8]、[11]、[12]。因此，含Fe金属间化合物的形态和空间分布是评估焊接完整性和机械性能的关键指标。
典型的Al–Si–Fe金属间化合物包括β-AlFeSi和α-AlFeSi，它们在成分、晶体结构和形态上有所不同；β相通常呈现针状或片状特征，被广泛认为是最具危害性的[2]、[6]、[8]。β型和α型Fe金属间化合物的选择受Fe含量、冷却速率、Si/Fe比例以及其他合金元素或微量杂质的共同影响[2]、[6]、[8]。当Fe含量超过约0.2 wt%时，粗大的金属间化合物容易形成，α-Al8Fe2Si向β-Al5FeSi的转变更有可能发生，通常会导致抗拉强度下降[11]。这种效应在熔焊过程中尤为明显，其中陡峭的温度梯度和快速的热循环会显著改变沉淀物的分布（尤其是Mg2Si），从而影响接头的软化或脆化[3]、[9]。尽管4xxx/6xxx不同合金的连接在工业上具有重要意义，但以往的研究主要集中在传统的电弧焊接方法上，对于如何在苛刻的成分条件下处理富Fe金属间化合物知之甚少。
因此，通过合金化来减轻Fe的影响受到了相当多的关注，特别是通过Mn和Cr的辅助改性。增加Mn/Fe比例可以将有害的β-Al5FeSi针状相转化为更致密的含Mn的α型相，从而改善Fe相的形态和铸造质量[13]。Mn和Cr的添加还用于在熔炼过程中促进富Fe化合物的沉淀，从而降低回收A356合金中的有效Fe含量[14]。在高Fe含量的Al–Mg–Si体系中，通过协调调节Mn、Mg和Si可以在一定的Fe范围内抑制β-Al5FeSi的形成，同时通过晶粒细化、分散效应、沉淀和固溶体贡献来增强强度[15]。然而，抑制β针状相并不总是完全有效的；在某些情况下，较高的Mn含量会促进中文字符表示的α-Al15(Fe,Mn)3Si2的形成，从而提高强度但牺牲了韧性，这凸显了富Fe成分中固有的强度-韧性权衡[16]。
最近，混合光束振荡激光-电弧焊接作为一种有前景的铝连接方法出现，它结合了深度穿透、更好的间隙适应性和通过光束诱导的熔池均匀性[4]、[5]、[17]。然而，其在不同4xxx/6xxx合金中的应用尚未得到充分探索，特别是在耐杂质、面向回收的冶金背景下。同时，可持续制造越来越需要低能耗工艺和减少对初级原材料的依赖，这推动了闭环材料循环和更多利用回收铝[18]。一个主要障碍是Fe的积累，它会导致有害的富Fe金属间化合物的形成；如果能够建立超过2 wt%的Fe容忍度，将大大扩展回收原料的工业应用范围，并推进循环经济目标。
基于此背景，本研究提出了一种综合策略，结合杂质调控、成分定制和先进的混合焊接技术，以生产高性能的回收铝不同合金接头。有意选择了2.5 wt%的高Fe含量作为严格的模型系统，用于焊接设计，并探索稳健的Fe中和途径。采用激光-冷金属转移（CMT）混合焊接方法，使用经过改性的Al–Fe–Mn–Cr–Si和Al–Fe–Mn–Mg–Cr–Si填充材料连接A356和6082合金，同时保持与基体Al–Si–Mg成分的兼容性。目标引入的Mn和Cr旨在促进有益的含Fe金属间化合物的形成并抑制有害的β型形态，从而改善焊接微观结构和机械性能。本研究旨在证明，适当设计的回收填充材料可以实现耐杂质的、高质量的不同铝合金焊接，并为先进连接应用中的循环材料设计提供一个可转移的框架。
