镁合金的焊接研究现状

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1、镁合金的焊接研究现状【摘要】镁及其合金具有很多优异的性能，在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景。文屮概括介绍了镁合金的焊接特点，并着重阐述了镁合金各种焊接方法的特点及应用状况。指出镁合金焊接性能较羞，研究和开发高技术含量的镁合金焊接技术对利用我国丰富的镁资源和发展镁工业具有重大意义。【关键词】：镁及其合金；焊接特点；焊接方法MagnesiumalloyweldingResearch[Abstract]magnesiumanditsalloyshaveexcellentperformance,Ithasbroadapplication

2、prospectsintheaerospace,automotive,electronicsandotherfields.Thispaperprovidesanoverviewoftheweldingcharacteristicsofmagnesiumalloy,andelaboratedonthecharacteristicsofthemagnesiumalloyweldingmethodsandapplicationcondition.Pointedoutthatthepoorweldingpropertiesofmagnesiumall

3、oy.Theresearchanddevelopmentofhigh-techmagnesiumalloyweldingtechnologyisgreatsignificancetotheuseofmagnesiumresourcesanddevelopmentofmagnesiumindustry[Keywords】：Magnesiumanditsalloys;weldingcharacteristics;weldingmethod镁及镁合金是迄今在工程应用中最轻的金属结构材料山役同时，镁合金具有较好的性能和其丰富的资源而日益受到重视，特别

4、是结构轻量化技术及环保问题的需求更加刺激了镁工业的发展。镁及其合金己越来越多地被应用在国防军工、汽车、航空航天、电子通讯等领域，而且其生产和使用量增长快速。因此，镁合金及其焊接技术的研究目前已成为世界性的热点，比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，良好的切削性能和可冋收性，被誉为“21世纪的绿色工程材料”⑶。随着多种金属矿产资源日益枯竭，镁合金的运用将会越来越广泛,4'5]o1、镁合金的焊接特点由于镁合金熔点低，密度低，热导率、电导率和热膨胀系数大，化学活泼性强，易氧化，且氧化物的熔点较高，使镁合金在焊接过程中会产生一系列的困难。主要

5、问题如下〔5,6]：1)、粗晶问题：镁合金熔点低、热导率大，焊接吋要采用大功率热源及高速焊接，所以焊缝和近缝区金属易产生过热和晶粒粗大，这是焊接镁合金时的显著特点之一。2)、氧化和蒸发：由于镁的氧化性极强，在焊接过程中易形成氧化膜(MgO),MgO熔点高(2500°C),密度大(312g/cm3),易在焊缝屮形成夹杂，降低焊缝性能。在高温下，镁还容易和空气中的氮化合生成镁的氮化物，氮化镁夹渣将导致焊缝金属的塑性下降，使接头性能变坏。同吋镁的沸点不高(1100°C),在高温电弧下容易蒸发。1)、薄件的烧穿与塌陷：在焊接薄件吋，由于镁合金的熔点较

6、低，而氧化镁薄膜的熔点很高，两者不易融合，焊接操作吋难以观察焊缝的融化过程。温度升高，熔池的颜色没有显著变化，极易产生烧穿和塌陷现象。2)、气孔：与铝合金焊接类似，镁合金焊接时易产生氢气孔，氢在镁中的溶解度随温度的降低而减小，而且镁的密度比较小，气体不易逸出，在焊缝凝固过程中会形成气孔。3)、热裂纹：镁合金易与一些常见金属(如Cu、Al、Ni等)形成低熔共品体(如Mg-Cu的共晶点为480°C,Mg-Al的共晶点为430°C,Mg-Ni的共晶点为508°C),所以脆性温度区间较宽，在焊接接头屮易形成结晶裂纹。当接头温度过高吋，接头组织屮的低熔

7、点化合物在品界处会熔化出现空穴，或产生品界氧化等，产生所谓的“过烧"现象。2镁合金的焊接研究现状2.1镁合金的固相连接方法2.1」搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊(FSW)是英国焊接研究所(TWI)发明的一种新兴的固态连接方法，通过搅拌针和轴肩与工件间发生摩擦，产生摩擦热，在搅拌针的附近形成酸性软化层，软化层在搅拌头高速旋转的作用下填人搅拌针后方所形成的空腔内，从而实现可靠的连接。与弧焊、激光焊等焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有焊接温度低、接头残余应力小、焊接工件变形小等优点，避免了合金内易挥发性元素和低熔点元素的损失，不易形成气孔和热裂纹等焊接接头缺陷。这

8、些优点均使得搅拌摩擦焊在镁合金的焊接应用上具有明显优势，已有许多学者对多种镁合金进行了FSW焊接试验⑺。LinSanbao等人研究了采用FSW焊接AZ31镁合金吋,