镀锌钢板是一种具有良好耐腐蚀性和韧性的钢种,被广泛应用于汽车制造、建筑行业。但镀锌钢板一直存在飞溅、裂纹、焊接质量差等问题,为了解决镀锌钢板焊接性差的问题,本文采用超声辅助熔化极惰性气体保护焊的焊接方法,利用石墨烯纳米颗粒作为增强材料,用来改善焊接工艺,提高焊接质量。本文利用浸渍涂覆的方法在镀锌薄钢板上面形成了不同含量石墨烯的均匀致密涂层,通过超声辅助熔化极氩弧焊（U-MIG）的复合焊接工艺将石墨烯纳米片熔入镀锌钢板的组织中。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射谱（XRD）、拉曼光谱（Raman）和纳米压痕等检测手段对焊缝中心进行了表征,研究了石墨烯纳米片（GNPs）对熔化极氩弧焊焊接镀锌钢板接头组织和力学性能的影响。实验结果表明,石墨烯的加入改变了焊缝中心组织的微观形貌,均匀分散的石墨烯能够有效地细化焊缝中心的晶粒组织。在力学性能方面,使用纳米压痕技术测试焊缝的显微硬度,由于添加了石墨烯,焊缝中心的硬度增加;与普通焊接接头相比,添加了石墨烯的焊缝接头弹性模量最高增强率约为母材焊接接头的125.6%。复合材料强度的提高是通过多种强化机制实现的,包括:不均匀的形核,钉扎效应和阻碍位错运动。机械性能的这种改善归因于杂化颗粒的均匀分散和基体晶粒的细化,以及杂化颗粒与基体之间的良好界面组合。此外,本文采用了基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了铁原子和石墨烯晶体结构之间的电子结构和成键情况。计算结果表明,铁原子掺杂石墨烯的晶体结构优化收敛后,由于铁原子和碳原子原子半径的差异,晶格常数产生一定畸变。通过计算态密度、差分电荷密度和布局分析,可以了解铁原子和石墨烯之间的电子轨道杂化和成键状况,计算结果表明,铁掺杂石墨烯的晶体结构呈现出金属性质,电荷转移主要由Fe原子的3d轨道和C原子的2p轨道贡献,并在一定区域内发生了轨道杂化;Fe原子参与成键引发了电荷的转移,主要表现为Fe原子的电荷向周围的碳原子转移,两者成键形成了很强的共价键和,有助于晶体结构的稳定。