镁与铝异种金属焊接研究现状及展望..docVIP

镁与铝异种金属焊接现状及发展方向 摘要：镁合金和铝合金都具有优异的性能 关键词：镁合金，铝合金，焊接技术，发展方向 Research status and development tendency of welding technology of magnesium and aluminum dissimilar metals Abstract: Magnesium alloys and aluminum alloys have excellent performance, of which the application is extensive and intersectant. It becomes a focus to weld magnesium and aluminum dissimilar metal together. Welding characteristics of magnesium and aluminum dissimilar metal are discussed, and welding processes were introduced including electron beam welding, laser welding, tungsten inert gas welding, friction stir welding, braze welding and vacuum diffusion welding and so on. And development tendency of welding technology of Mg/Al dissimilar metals were pointed out． Key words: magnesium alloy, aluminum alloy, welding technology, development tendency 1 概述 随着工业技术的高速发展，合理的使用轻质材料可以有效的实现轻量化。铝及其合金以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化等性能而被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等领域。镁合金由于比强度、比刚度高，导热、导电性能好，电磁屏蔽、阻尼性能好、对环境友好，且价格低廉，而成为新世纪最有发展潜力的金属材料[1]。作为新型的绿色环保工程材料，其近十年来逐渐从航空航天领域扩展到民用产品的开发应用上[2]。镁合金在汽车零部件、笔记本电脑、手机、照相机等3C产品上的用量也越来越大[3,4]。由于镁、铝应用具有广泛性和交叉性，以及在某些特殊场合的特殊要求，使得将两者进行焊接形成复合结构成为必要[5]。 2 镁与铝异种金属焊接特点 异种材料焊接过程中，由于材料物理化学性质热膨胀系数、熔点、晶格类型、晶体常数的差异，导致在焊接过程中较同种材料而言难焊接Mg、Al作为两种非常活泼的金属，在焊接过程中又存在自身的问题： 易与氧反应在基体表面生成MgO与Al2O3。MgO与Al2O3的熔点 镁与铝高温时气体溶解度较大。气体在镁与铝晶体中的溶解度随温度的降低而减小，焊接区在冷却过程中溶解在金属中的气体来不及逸出，在焊缝处产生气孔等缺陷，降低了焊接接头的结合性能。 (3) 焊接过程中镁与铝容易发生反应，生成一系列的高硬度脆性镁铝系金属间化合物，导致焊接接头的力学性能较差。 β-Mg17(Al,Zn)12相，接头性能较差；而采用电子束焊时，焊接接头虽然没有形成热影响区，但是在接头熔合区中仍存在β-Mg17(Al,Zn)12相，弱化焊接接头性能。 电子束焊接镁与铝异种金属时，接头产生的高硬度脆性金属间化合物是其性能恶化的主要原因，因此采用添加中间过渡层的电子束焊会成为研究内容之一。 3.1.3 激光焊 激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接。激光焊接的焊接速度高，质量好，无变形，无需真空条件，且容易实现自动化焊接。 李慧[12]等研究了CO2激光中心搭接焊、边缘搭接焊和对焊三种接头形式焊接AZ31B和6061铝合金的焊接，结果表明：中心搭接焊缝内易出现凝固裂纹，边缘搭接和对接焊焊缝，近镁侧熔合区域内含有金属间化合物Mg 17 Al 12和Mg 2 Al 3，其余焊缝组织为Al固溶体和弥散分布的金属间化合物Mg 2 Al 3组成。对接接头抗拉强度31.84MPa，断在近镁侧，为解理和混合脆性断裂。 3.2 固相焊 固相焊是利用摩擦、加压或热扩散等物理作用来克服两个连接表面的粗糙度，并且去除氧化膜或其他杂质，是两个连接表面上的原子可以相互接近到晶格间距，进而实现固态的连接。目前用于镁与铝异种金属固相焊常用的方法有搅拌摩擦焊、钎焊、真空扩散焊等。 3.2.1 搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊（FS