镁铝异种金属的焊接研究现状

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1、镁铝异种金属的焊接研究现状摘要：镁合金作为21世纪最具发展潜力的轻金属，对它的开发应用得到了广泛的关注，镁/铝异种金属的焊接是目前焊接领域的热点。文章概述了镁/铝异种金属焊接特点、常用焊接方法的研究现状及新研发的焊接方法，认为有效控制接头金属间化合物的形态、分布、大小将是未來对镁/铝异种金属焊接研究的主要方向。关键词：镁合金；铝合金；异种金属焊接中图分类号：TG456文献标识码：A文章编号：1009-2374(2013)16-0153-031概述进入21世纪以后，资源和环境的平衡以及可持续发展已经成为人类的首要问题

2、，节能和环保已经成为现代产业的突出特点。镁合金作为目前世界上最轻的金属工程结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降噪能力强、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、切削加工和热成型性好、可焊接，对碱、煤油、汽油和矿物油具有化学稳定性，易于回收利用等优点。镁合金在汽车、摩托车等交通工具、仪器仪表、电子电器、化工冶金、航空航天、国防军工等领域获得了广泛的应用。镁合金作为一种结构材料,在工程实际应用上就要考虑其连接的问题，焊接是最常用的连接方法。镁合金自身特性决定了焊接性能较差，难以实现可靠连接。目前镁合金焊接技术已成为了一

3、个世界性的技术问题。铝合金具有比强高、延展性好、导电性好、抗腐蚀性好，又便于冋收再利用等特点，在很大程度上满足了现代工业对轻质、高强、节能方面的要求，特别是航空航天、汽车制造等行业，铝合金已经成为应用最广泛的有色金属。铝合金作为应用广泛的轻金属其主耍的连接技术是焊接，并且对常规焊接方法的研究己经比较成熟。镁和铝作为两种最具有应用前景的有色轻金属，对它们交叉使用的研究是十分必要的，如果要实现镁/铝异种金属结构的有效连接，焊接将成为其主要的连接方法。这样也会扩大镁合金、铝合金结构件在高新技术领域的应用。2镁/铝异种金属

4、的焊接特点在镁/铝异种金属的焊接过程中往往存在熔化和结晶的过程，而一且生成的金属间化合物会对接头性能产生关键性的影响。镁/铝异种金属的焊接特点主要冇下面的几点：（1）镁和铝极易氧化。Mg和A1均属于活泼金属，很容易与氧结合形成MgO和A1203氧化膜，尤其是A1203结构致密且熔点很高（2050°C）,很难将其去除。这不仅阻碍两种金属的连接，而一且使接头区容易产生夹杂、裂纹等缺陷，使接头结合性能变差。（2）镁和铝液态时相互溶解度小。由于镁是密排六方结构，铝是面心立方结构，两者晶体结构的不同是两者之间相互溶解度差的主

5、要原因之一。山于相互溶解度比较低使得两种金属很难形成熔合区，难以形成有效的结合。（3）镁和铝在高温时气体溶解度人。镁和铝在高温时均能溶解一定量的气体，而在固态时溶解度则很低，这容易使得熔合区在凝固时氢來不及逸出而产生气体，使熔合区塑韧性降低。总的来说，镁/铝之间的相互溶解度、熔点和线膨胀系数相差都较大,在两者之间很容易形成氧化膜，而且镁具有比较人的热脆性。采用一般的焊接T艺方法容易产生裂纹和气孔等焊接缺陷，而且在焊缝中易形成大量的镁/铝系的脆性金属间化合物，因此实现两者之间的焊接十分的困难。3镁/铝异种金属的焊接研

6、究现状目前对镁/铝界种金属的焊接研究，主耍是对焊接方法、焊接参数、填充材料及接头组织性能的的研究。就目前而言主要使用的焊接方法是熔焊和固相焊，比如钩极氮弧焊、CMT焊、激光焊、搅拌摩擦焊及扩散焊。3.1熔焊使用熔焊的方法焊接镁/铝异种金属是目前最经济也是最实用的焊接方法。而且由于熔焊的灵活性比较强，可以根据被焊材料的不同而选择不同的熔焊方法。但是使用熔焊的方法焊接镁/铝异种金属时，在焊缝熔合区会形成高硬度的镁/铝系金属间化合物，它会使接头的脆性增加、力学性能降低，而且会在热影响区产生较大的变形和裂纹。大连理工大学的

7、刘飞、张兆栋等人采用普通的TIG焊电弧作为热源，对AZ31B镁合金/6061铝合金界种金属进行填加锌焊丝的对接试验。实验结果表明，锌的熔点低焊接过程中易蒸发，容易在焊缝正面形成少量凹陷或在焊缝中形成零散气孔，由于铝侧锌丝的蒸发损失更加严重，这样铝基焊缝的余高低于镁基。通过电子探针（EPMA）的分析发现焊缝主耍是由MgZn2与少量的铝、锌的固溶体构成的，并且在焊缝和铝基之间不存在明显的过渡层，但是和镁基之间存在20-100um的过渡层。通过显微硬度测试发现焊缝的硬度比铝合金和镁合金母材都要大，拉伸试验表明对接接头的抗

8、拉强度达到了75MPa,断裂均发生在靠近镁基的一侧。兰州大学的R・Cao、B.F.Wen等人釆用冷金属过渡技术(CMT),使用直径1.6mm的4047铝合金焊丝实现1mm厚的AZ31B镁合金与A6061-T6铝合金之间的焊接。CMT技术把焊丝的送进和熔滴过渡结合起来，依靠焊丝的冋抽使得熔滴脱落，这样使得焊接热输入和飞溅均可控制，减少了IMP(脆性金属间化合物