分析镁合金-钢异种金属焊接技术研究 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com罅掳专题综述．么镁合金一钢异种金属焊接技术研究沈阳航空航天大学材料科学与工程学院(110136)徐荣正国旭明姜旭祝乃日摘要令而评述了镁合金一钢异种金属之间焊接的内外研究现状，承点讨论了种会属熔钎的分类和法，分析了目前镁合金一钢异种金属焊接及应刚【f1存在的问题干¨研究l【作『fl的小足。指川：镁一钢之问较大的熔沸点差抖以及二者间几乎无同溶体和金属间化合物存在的特性，是限制镁一钢焊接的关键问题。解决镁j钢的焊接难点，小仅需要深刻认识焊接机理，_『nj且要从T、材料、设备综合考虑提办案，同时要结程上的文际要求。关键词：镁合金钢异

2、种金属焊接中图分类号：TG457同时以液卡H形式存在。O前言再次，南Mg—Fe合金相图可知，Mg与Fe之问没镁合金是目前T业应用中最轻的金属结构材料，有金属间化合物存在，并且Fe在同态Mg巾的溶度具有比强度和比刚度高、阻尼性好、易回收等优点，已极小，当温度升至650oC(镁合金的熔点)时，FeMg逐渐成为最有竞争力的新兴金属结构材料之一，目前ffl的最大溶解度才仅为0．00099％。电子通讯、汽1以及航空航天等诸多领域得到rJ最后，Mg与Fe之间热导率和线膨胀系数存较泛应州¨j。『fIi钢铁材料凭f}}其一系列优良性能，T大差异。镁的热导率多于钢的2俯，日．线

3、膨胀系数接业生产领域的应用中一直占据着主导地位。随着新兴近钢的2倍。焊接热循环作用下将导致两种材料变形材料应用比重的迅速增加，不仅镁合金和不一致，从而产生较大的残余应力。钢自身焊接技术的研究备受关注，而且随着现代综上，镁与钢之间的焊接性极，采』H传统熔化焊r＼【产品中材料交叉性应州比重的不断增加，镁合金技术很难实现镁一钢之l1=I_I的呵靠连接⋯J，开发⋯优匝、与传统材料(钢)的连接问题不可避免_9】。实现镁一钢高效的镁合金一钢异种连接技术及相关焊接材料，异种金属之问的低成本、高效连接，将在降低产品重而埘其连接机制的研究也具有重要的理论意义、鲢、简化产品设计、

4、优化产品结构等方面发挥重要作2镁合金一钢焊接技术的研究现状川。由此可见，镁一钢的连接具有重要的实际T程膻川价值目前针对镁一钢异种金属的焊接，已开展的研究]作主要包括：搅拌摩擦焊(FSW)、钎焊与扩散焊、以1镁合金一钢的焊接性及熔钎焊等。镁合金与钢的焊接性就是指这两种材料在一定焊2．1镁合金一钢的搅拌摩擦焊技术接一r艺条件下获得优质焊接接头的雄易程度1“’。主要FSW是一种连续、纯机械的新型l0；I$fl焊技术，rr有受二者热物理和化学性质差异的影响。效避免熔焊r艺巾焊件}l{熔化至凝⋯过程引起的缺首先，镁的化学性质活泼，住焊接过程中容易氧陷，而接头力学性能优异

5、，是异种金属连接的有效方化，产生大量氧化物夹杂，恶化焊接接头的性能、法之一。其次，镁及其合金熔点约650oC、沸点1100oC左在镁一钢的对接方面，Watanabe等人进行丫右，而钢熔点在1530oC定有，二者的熔点存在大芹AZ3l镁合金和钢的FSW研究。发现拉伸试验时断裂异，甚至当镁合金气化时，铡还未熔化，此二：小能均发生在镁一钢界面处，证实了界面位置是影响接头性能的薄弱区域。在镁一钢的搭接方面，Chen等人¨实现了镁合金收稿日期：20I5—02—22基金项目：辽宁柠睥上启动肇金(20131087)；沈⋯航航大大：与镀锌钢板的FSW连接。接头最大破坏载荷为3

6、．4动(】2YB09)。kN，达到母材flJ,J65％。与镁、无镀锌层锹J的焊接l卡I{比，42015年第8期学兔兔www.xuetutu.com镀锌层促进镁一钢界面处Mg．Zn低溶点共晶组织的形化的低熔点母材与填充金属之间一方面形成熔化焊接成，从而显著改善了镁合金与钢的焊接性。头；另一方面二者混合在一起，在高熔点母材金属表面Jana等人进行了AZ31镁合金与镀锌钢板的铺展，形成钎焊接头，从而实现异种金属薄板的高效、FSW焊接。研究发现，虽然镀锌层能与镁合金基体发低成本连接。因此传统熔钎焊技术中，熔焊、钎焊过程生反应，并且生成Mg-Zn化合物相，从而提高了镁基

7、体在同一个焊接熔池发生。目前对于镁一钢异种金属熔在钢表面的润湿性，但是Mg—Zn化合物相在搅拌工具钎焊的研究，根据热源差异主要可分为激光、激光一电的热机作用下，远离了镁一钢界面，因而镁一钢之间在弧复合以及电弧熔钎焊3种。界面处并无金属间化合物和固溶体存在，是一种机械2．3．1激光熔钎焊技术结合的模式。在镁一钢薄板对接焊方面，Miao等人_20利用Liyanage等人刮采用直插式搅拌摩擦点焊(FSSW)AZ31镁合金‘自身含有的合金元素(主要是Al元素)与技术进行了AM60镁合金(上)一DP600钢(下)的焊钢的反应，在无外加钎料的情况下，实现了2．4mm厚接。

8、研究发现，镀锌层可以与镁合金基体反应，