AZ31镁合金CMT焊接工艺研究(4)

菜单

1.1.4 镁合金的焊接性

由于镁合金具有密度和熔点低, 热导率、电导率及热膨胀系数大, 化学活性强, 易氧化且氧化物的熔点高等特点, 使镁合金的焊接存在以下问题：

(1)氧化和蒸发

镁的熔点低（651℃），加入合金元素的镁合金熔点更低。镁极易被氧化，在焊接过程中强烈地被氧化，在表面形成MgO，其熔点为2500℃，高熔点的MgO覆盖在熔池和坡口上，严重的影响焊缝成形，同时焊接过程也会形成MgO夹渣，在高温时也易于形成Mg3N2夹渣，影响焊缝金属塑性。镁的沸点不高（1110℃），在电弧高温下易蒸发。

(2) 过热晶粒粗大文献综述

镁及镁合金熔点低、热导率高，焊接时需采用大功率的焊接热源，焊缝及近缝区易产生过热、晶粒长大、结晶偏析等现象，降低了接头性能。

(3) 薄件的烧穿与塌陷

在焊接薄件时, 由于镁合金熔点较低, 而氧化镁的熔点很高, 两者不易熔

合, 焊接操作时难以观察焊缝的熔化过程。温度升高, 熔池的颜色也没有显著变化, 极易产生烧穿和塌陷现象。

(4) 热裂纹倾向大

镁及镁合金的线膨胀系数较大，约为钢的2倍，铝的1.5倍。在焊接过程中易于变形产生较大热应力，为产生热裂纹提供了条件。镁与一些合金元素如Cu、Al、Ni等易形成低熔点共晶，偏析于晶界，增大了结晶温度范围。在应力作用下极易形成热裂纹，增加热裂纹敏感性。

(5) 热应力问题

由于镁合金的热膨胀系数较大，在焊接加热和焊后冷却过程中，必然会引起很大的热应力。这种热应力，一方面会引起结构变形，另一方面也会加剧结晶裂纹的产生，这将直接影响到焊接结构的质量和使用性能。

(6) 气孔

焊镁合金时易产生氢气孔, 氢在镁中的溶解度也是随温度的降低而急剧减小。[15,16]

1.2 镁及镁合金的焊接研究现状

1.3 选题意义

21 世纪人类社会环保、节能成为可持续发展的重大战略要求，在这种环境下金属镁及其合金受到人们的极大关注。90 年代以后，镁的冶炼技术迅速发展，使其价格迅速下降，同时，国内外在镁的应用方面做了大量的研究工作，这些发展都预示着镁大规模应用的时代即将到来。20 世纪末，安全和环保法规的日趋严格，对现代汽车节能降耗的要求不断提高，轻量化成为汽车选择材料的主要发展方向。镁作为工业应用中最轻的金属材料，成为汽车轻量化的首选材料。同时，镁合金可替代塑料材料满足计算机、通信器材和消费类电子产品轻、薄、小型化、高集成化以及严格的环保要求，在通讯信息产业中也有着十分广泛的应用[40]。

材料的应用不仅由其本身的性能决定，也由依赖于材料成形技术的解决，而焊接是材料连接技术中广泛应用的材料成形技术。由于镁合金焊接时极易形成氧化膜，焊接金属易产生气孔、裂纹等缺陷，焊接接头力学性能降低，致使镁合金的焊接性较差，不易实现镁合金结构件以及镁合金与其它材料结构件之间的可靠连接，这已成为制约镁合金应用的技术瓶颈和亟待解决的关键技术之一。

目前，镁合金焊接冶金、焊接性及焊接工艺方面的研究相对较少，许多镁合金焊接理论和焊接技术问题仍未得到解决。因此，系统地研究镁合金焊接接头的组织结构特点，焊接工艺参数和焊丝成分对接头组织与力学性能的影响规律，其目的在于提高镁合金焊接技术水平提供必要的依据，具有重要的理论意义和实际应用价值。来~自^751论+文.网www.751com.cn/