鎂和鎂合金的焊接工藝

1、渤海船舶職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計（論文）、 題 目 鎂和鎂合金的焊接工藝 專 業(yè) 焊接技術及自動化 班級學號 11G51218 姓 名 劉東洵 指導教師 趙麗玲 2014 年 06 月 06 日目 錄1 緒論 42 課題的背景 53 材料介紹 64 激光焊接技術 7 1） 同種鎂合金的激光焊接 72） 鎂合金與鋁合金的激光焊接 75 等離子弧焊技術 81） 同種鎂合金的變極性等離子弧焊 82） 鎂合金的變極性等離子弧縫焊 96 低能耗激光誘導增強電弧復合焊接技術 91） 同種鎂合金板材的焊接 92） 同種鎂合金薄板的焊接 10 3） 異種鎂合金板材的焊接 104） 鎂合金與鋼異種金屬的焊接

2、 117活性焊接技術 12 1) 鎂合金活性焊接 122） 鎂合金活性焊絲填絲焊接 128 熔化膠接焊焊接技術 131) 鎂合金等離子弧膠接焊 142) 鎂合金與鋁合金的激光膠接焊 149 鎂合金與鋁合金的擴散焊接技術 1510 鎂合金焊接接頭電弧噴涂防護技術 1611 鎂合金焊接技術的應用及展望 1712 結論 1813 參考文獻 1914 致謝 20 1. 緒論近10年來，由于受到能源節(jié)約以及環(huán)境保護的巨大推動，鎂合金及其焊接技術的發(fā)展比任何時期都快，從焊接方法、焊接材料到焊接設備等方面都不斷有新的突破，為鎂合金焊接生產(chǎn)向優(yōu)質、高效、低成本的方向發(fā)展提供了前所未有的良好條件，并大大促進了鎂

3、合金的產(chǎn)業(yè)化進程。鎂合金由于其自身的物理化學特點，導致其焊接有很大困難，滿意的焊接質量不易獲得。鎂合金的結晶溫度區(qū)大，易于產(chǎn)生熱裂紋；鎂的沸點低，溫度進一步升高后，其蒸氣壓比在相同溫度下的鋁合金要高4-5倍，因而焊接時溫度一旦過高，鎂會氣化，產(chǎn)生爆炸形成飛濺；鎂對氧的親和力大，其氧化物密度較大，而容易形成夾雜；鎂在接近熔化溫度時，能與空氣中的氮強烈化合生成脆性的鎂的氮化物，顯著降低接頭力學性能；因此，實現(xiàn)鎂合金優(yōu)質焊接是比較困難的，在焊接時容易產(chǎn)生裂紋、氣孔、飛濺等缺陷。但是由于工業(yè)的迫切需要，許多科學工作者做出了很大的努力，并取得了一些重要成果。2.課題背景隨著工業(yè)技術的發(fā)展，對汽車、摩托車

4、、飛機的性能要求越來越高，降低結構重量成為提高性能的重要措施。鎂及其鎂合金具有比重輕，比強度高，重復利用性強等優(yōu)點被譽為二十一世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ幕A材料之一。我國鎂資源儲備位居世界第一，同時也是界上最大的鎂生產(chǎn)國和出口國。前我國已占全球鎂生產(chǎn)能力的34，產(chǎn)量的12。但鎂合金應用開發(fā)嚴重滯后，80以上作為初級原料低價出口，造成我國鎂資源的極大浪費。隨著我國加入世貿組織以及國際產(chǎn)業(yè)結構的調整，發(fā)展鎂合金產(chǎn)業(yè)正面臨重大的歷史機遇與挑戰(zhàn)。加快鎂合金應用與產(chǎn)品制備核心技術的開發(fā)， 將成為我國制造并搶占相關領域技術制高點， 形成具有國際競爭力的新產(chǎn)業(yè)群體，并起到至關重要的作用。材料的發(fā)展， 離不開連接問題

5、。良好的連接是簡化產(chǎn)品設計、降低產(chǎn)品成本的有效措施之一，連結技術的發(fā)展程度將直接影響鎂合金的廣泛應用。 鎂合金焊接方向，國內外的研究主要集中在氬弧焊、激光束。由于鎂合金具有熔點低， 導熱率高，線膨脹系數(shù)高，表向張力小等特點，氬弧焊等傳統(tǒng)的焊接技術在高技術制造領域所占的比重日趨減少。而激光焊接具有速度高，接頭質量好等優(yōu)點，得到了實際應用，但激光焊接設備投資和維護的本高， 能量利用率低(尤其對鋁、鎂等具有高反射率的材料)，焊接時對被焊工件的組對間隙及位置精度要求很高，廣泛應用受到了很大的限制。 根據(jù)現(xiàn)有焊接工藝存在的優(yōu)缺點，大連理工大學首次提出采用激光一電弧復合熱源焊接鎂合金工藝。實驗發(fā)現(xiàn)，新工藝

6、不僅綜合了氬弧焊和激光焊兩種焊接工藝的優(yōu)點，克服兩者存在的不足，還能顯著增大焊接熔深、提高焊接質量，是一種很有發(fā)展前途的焊接工藝。本文對比分析鎂合金氬弧焊、激光焊及激光一氬弧復合熱源焊焊縫成犁、接頭組織和力學性能，探索高效、優(yōu)質的鎂合金焊接工藝，為鎂合金的廣泛應用提供技術支撐。 3.材料介紹眾所周知，由于鎂和鎂合金的焊接性能不好，所以，近年來，分別采用鎢極氬弧焊、激光焊、激光一氬弧復合熱源焊接，使其變形成鎂合金AZ 31B，系統(tǒng)分析焊接接頭的組織及性能。結果發(fā)現(xiàn)，氬弧焊的焊縫表面成型較好，但接頭深寬比小、熱影響區(qū)寬且組織晶粒粗大，試樣的抗拉強度較低；激光焊接頭深寬比大、幾乎不存在熱影區(qū)、組織晶

7、粒細小、基本無焊接變形，試樣的抗拉強度較高；激光一氬弧復合熱源焊接技術焊縫的表面成型接近氬弧焊，其深寬比及組織晶粒度接近于激光焊，且焊接變形小，接頭強度抗拉強度接近母材。激光一氬弧復合熱源焊接技術充分利用了激光和電弧相互作用的優(yōu)勢，克服了二者的不足，無論是在接頭質量，還是在生產(chǎn)效率上都具有明顯的優(yōu)勢，是一種高質高效的鎂合金焊接工藝。4激光焊接技術1) 同種鎂合金的激光焊接激光焊接作為一種先進的連接技術，具有速度快、線能量低、焊后變形小、接頭強度高等優(yōu)點，得到了人們極大的關注。采用脈沖YAG激光對AZ31B變形鎂合金進行對接焊，結果表明，鎂合金激光焊焊縫變形小，成型美觀，無裂紋等表面缺陷、背面熔

8、透均勻，如圖1所示。焊接接頭熱影響區(qū)不明顯，無晶粒長大現(xiàn)象；焊縫區(qū)由細小的等軸晶組成，如圖2所示。在本試驗條件下，接頭的抗拉強度可達母材的95%以上，實現(xiàn)了鎂合金的良好連接。研究表明，激光焊接對焊接工藝參數(shù)要求嚴格，同時鎂合金激光焊接過程中易出現(xiàn)裂紋、氣孔、熱影響區(qū)脆化和激光能量吸收率低等系列問題。 圖1 激光焊焊縫表面形貌 圖2 鎂合金激光焊接接頭組織 2) 鎂合金與鋁合金的激光焊接鎂鋁異種金屬可以通過真空擴散焊、爆炸焊、攪拌摩擦焊等方法實現(xiàn)一定程度的連接，但其結合強度并不理想。造成這種結果的主要原因是兩種材料焊接時在熔池內部形成了高硬度高脆性的金屬間化合物。SiC顆粒在鑄造領域常常與鎂、鋁

9、合金結合形成復合材料，可以細化材料的微觀組織并且全面地提高機械性能；其在表面熔覆的工藝中也經(jīng)常得到應用。針對SiC的性質及其在鎂、鋁復合材料中應用研究的基礎上，提出SiC作為中間層進行激光鎂鋁搭接焊工藝，將SiC顆粒作為中間層進行鎂鋁激光搭接焊，來達到提高鎂鋁焊接接頭性能的目的。對比鎂合金與鋁合金的直接激光焊接與加入SiC顆粒的激光焊接，其宏觀焊縫橫截面如圖3所示。在相同激光功率條件下，焊接熔池橫截面宏觀形貌發(fā)生了改變。與激光直接焊接相比，加入SiC夾層后熔池內部攪拌能力降低并且鎂鋁板材界面處熔寬增加。對焊接試件進行剪切試驗，結果表明SiC的加入改變了熔池的微觀組織，使金屬間化合物反應層厚度降

10、低，焊縫的抗剪切拉伸性可達激光直接焊接的三倍以上。圖3 焊縫宏觀橫截面A 直接激光焊接 B. 加入SiC夾層的激光焊接5等離子弧焊技術1) 同種鎂合金的變極性等離子弧焊等離子弧（Plasma Arc）是一種受到約束的非自由電弧，溫度和能量密度都顯著高于普通電弧，是一種高效的焊接方法。采用變極性等離子弧焊接鎂合金時，可以在背面無墊板的情況下實現(xiàn)對接接頭的連接，具有熔深大、焊前準備少、焊接質量高、工件變形小及焊道數(shù)目少等優(yōu)點。圖4為變極性等離子弧焊接鎂合金AZ31B的接頭宏觀形貌，接頭成形美觀，背面熔透均勻。焊接接頭沒有明顯的熱影響區(qū)，焊縫組織均勻，晶粒細小，如圖5所示；經(jīng)測試焊接接頭拉伸強度達到

11、母材的95%以上。圖4 鎂合金變極性等離子弧焊宏觀接頭形貌 圖5 變極性等離子弧焊縫接頭微觀組織 2) 鎂合金的變極性等離子弧縫焊采用變極性等離子弧焊對5mm厚的鎂合金板材進行了縫焊，工藝原理圖如圖6所示，焊縫的宏觀照片如圖7所示，從焊縫的宏觀組織圖看，上面鎂板具有變極性等離子弧小孔焊的工藝特征背面熔透均勻，接頭的上下表面熔寬尺寸變化小，這將有利于減小應力集中，改善接頭的性能。這種方法不僅提高了中厚度鎂合金板材的焊接質量，還簡化了生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)了效率，適用于大批量生產(chǎn)。 圖6 變極性等離子縫焊工藝原理圖 圖7 變極性等離子縫焊焊縫宏觀組織6 低能耗激光誘導增強電弧復合焊接技術低能耗激光誘導

12、增強電弧復合焊接技術是在發(fā)現(xiàn)小功率激光誘導增強電弧的現(xiàn)象及規(guī)律的基礎上，通過揭示小功率激光誘導增強電弧的多條件耦合及其物理本質，突破小功率激光誘導增強電弧的系列關鍵技術，發(fā)明出的一種低能耗激光誘導增強電弧焊接技術。目前采用該技術已成功實現(xiàn)了鎂合金之間及鎂合金與異質材料之間的優(yōu)質高效連接，開發(fā)出了配套的鎂合金專用低能耗激光誘導增強電弧復合焊接設備及系列焊接材料。 1) 同種鎂合金板材的焊接采用低功率YAG激光-電弧復合焊接鎂合金板材，焊接原理圖如圖8所示。試驗發(fā)現(xiàn)，激光-電弧復合熱源焊接鎂合金焊縫成型良好，無氣孔、裂紋等缺陷。在相同的焊接條件下，采用復合焊接方法獲得的焊接熔深可達激光單獨焊接的4

13、倍，氬弧焊的2倍，如圖9所示。焊接接頭的拉伸強度達到母材95%以上，疲勞強度與母材相當，能夠滿足車輛結構件實際應用中對焊接接頭動、靜載荷的要求。 圖8 激光-TIG復合熱源示意圖 圖9 焊縫形貌和熔深對比 2) 同種鎂合金薄板的焊接目前研究的鎂合金焊接板厚都在1.5mm以上，并且針對薄板一般都采用搭接焊的方式。而對于1mm以下鎂合金薄板對接焊接的研究還很少，這一定程度上限制了鎂合金在特定場合的應用。利用低功率激光-TIG復合焊接方法焊接鎂合金薄板，通過系列實驗確定了復合熱源焊接鎂合金薄板的最佳參數(shù)。在該參數(shù)下成功實現(xiàn)了0.8mm鎂合金薄板的對接焊，單面焊雙面成型，焊縫成形連續(xù)、美觀，如圖10所

14、示。對焊接接頭進行拉伸強度測試，結果表明低功率激光-TIG復合焊接得到的AZ31-AZ31及AZ31-AZ80對焊接頭拉伸強度相比單TIG焊接大幅度提高，達到AZ31母材強度的95以上。 (a) 鎂合金薄板正面焊縫 (b) 鎂合金薄板背面焊縫圖10 鎂合金薄板激光-TIG復合焊接焊縫表面形貌3) 異種鎂合金板材的焊接采用低能耗激光誘導增強電弧技術進行了異種鎂合金之間的焊接性研究，主要研究了AZ31與AZ61和AZ91的焊接工藝并分析了焊接接頭的微觀組織和力學性能。研究結果表明，采用該技術不僅可以實現(xiàn)異種鎂合金之間的良好連接，同時能夠實現(xiàn)不同厚度的異種鎂合金的良好連接。圖11為典型的異種鎂合金焊

15、接接頭斷面形貌，可以看出AZ31側鎂合金的熱影響區(qū)比較窄，而AZ61和AZ91側的熱影響區(qū)比較寬，而且包括幾個不同區(qū)域，這主要與三種鎂合金含鋁量的不同以及低能耗激光電弧復合焊接工藝參數(shù)的選擇有關。圖11 AZ31鎂合金與AZ61、AZ91鎂合金低能耗激光電弧復合焊接接頭形貌拉伸試驗結果如圖12所示，采用低能耗激光電弧復合焊接技術所獲得的AZ31鎂合金與AZ61和AZ91焊接接頭的抗拉強度均達到AZ31鎂合金母材強度的95%以上，完全能夠滿足實際使用的需求。圖12 AZ31鎂合金與AZ61、AZ91鎂合金低能耗激光電弧復合焊接接頭抗拉強度4) 鎂合金與鋼異種金屬的焊接鎂合金應用的主要推動力是在汽

16、車工業(yè)中的應用，而鋼材是汽車中應用最為廣泛的材料之一。因此，把鎂合金與鋼有效的連接起來，能進一步拓寬鎂合金的應用領域，并且能夠有效的解決汽車輕量化等問題。鎂、鋼異種金屬連接存在很多問題。鎂和鋼熔點差異大，使其很難在熔焊過程中同時達到熔融態(tài)。其晶格類型也不同，在液態(tài)下極難互溶，并且鎂和鋼不發(fā)生任何化學反應。因此，需要采用加過渡金屬的方法進行鎂合金與鋼的連接。采用激光-電弧復合熱源的焊接方法、選擇合適的過渡金屬可實現(xiàn)鎂、鋼異種金屬的有效連接。其焊接裝置示意圖如圖13所示，得到的焊縫表面成型良好，見圖14所示。激光-TIG復合熱源焊接過程中，位于上層的鎂板在激光束和TIG電弧的共同作用下熔化，位于下

17、層的鋼板只在激光束作用下熔化。上層鎂合金板焊縫呈典型的TIG焊焊縫特點，下層鋼板焊縫呈典型的激光焊焊縫特點。對焊接接頭進行拉伸測試得到的力學性能為剪切強度為170MPa。 圖13 圖147活性焊接技術1) 鎂合金活性焊接活性（A-TIG）焊接法是在焊前將母材表面涂覆上一層活性劑，在相同的焊接規(guī)范下，同常規(guī)TIG焊相比，可以大幅度地提高焊縫熔深。焊接鎂合金時，加入研發(fā)的活性劑后，交流TIG焊焊縫熔深明顯增加，如圖15所示。力學性能測試顯示，鎂合金A-TIG焊接接頭強度可達到母材的90%，實現(xiàn)了鎂合金的大熔深，優(yōu)質連接。 圖15無活性劑及涂敷活性劑的焊縫橫截面照片(a)未涂敷活性劑 (b)涂敷活性

18、劑 2) 鎂合金活性焊絲填絲焊接傳統(tǒng)的活性焊接技術將活性劑涂敷在焊接試件表面，存在不能填絲的缺點，故提出一種活性焊絲填絲焊接的方法，將活性劑涂敷在焊絲的表面，然后進行填絲焊接，如圖16所示。鎂合金活性焊絲TIG填絲焊接克服了傳統(tǒng)活性焊技術進行填絲焊接時熔滴過渡困難的缺點，可以實現(xiàn)熔滴順利過渡到焊接熔池，同時活性劑起到增加焊接熔深的作用，是一種理想的鎂合金高效焊接方法。這種方法與普通TIG填絲焊接方法相比可以大幅提高鎂合金焊接的效率和熔深。圖17為電流為60A和90A時焊接熔深對比。當電流為60A時，熔深增加比（活性焊絲的焊接熔深和普通焊絲的焊接熔深相比）可達300%以上。當焊接電流為90A時，

19、采用復合活性焊絲焊接的熔深達到最大，熔深增加比為243%，對于5mm厚度的AZ31鎂合金板可以單道一次焊透。 a. 活性焊絲焊接 b. 試板表面涂覆活性劑填充普通焊絲焊接 圖16 焊接示意圖 圖17 焊縫截面形貌8熔化膠接焊焊接技術 針對目前對異種金屬材料連接技術的迫切需求，提出一種“熔焊-膠接”（即膠焊）連接新技術。將激光、等離子弧等高能束連續(xù)熔化焊接技術與膠接技術有機復合，實現(xiàn)機械結合、冶金結合和化學結合的有效統(tǒng)一，不但具有傳統(tǒng)膠接點焊的優(yōu)點，同時實現(xiàn)了連續(xù)熔焊的“線結合”與膠接的“面結合”的相互促進，接頭綜合性能顯著提高，為今后異種材料的連接提供新的方向。 1) 鎂合金等離子弧膠接焊采用

20、等離子弧膠焊技術對同種鎂合金板材進行焊接性試驗，探索了等離子弧膠焊技術的工藝特點，分析了焊縫的組織和性能，對進一步研究等離子弧膠焊技術的工藝特點有著重要的指導意義。等離子弧膠焊技術是一種新型的焊接方法，它采用了將等離子弧焊接工藝與粘接工藝相復合的方法對工件進行連接。等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，對焊件加熱集中，熔透能力強，對中厚板材可一次焊透，在同樣熔深下其焊接速度比TIG焊高，可提高焊接生產(chǎn)率。此外，等離子弧對焊件的熱輸人較小，焊縫截面形狀較窄，深寬比大，呈“酒杯”狀。熱影響區(qū)窄，其焊接變形也小。膠接接頭應力分布均勻，無應力集中，密封性好。膠接可取消機械緊固件(如螺釘、螺母等)，不需要聯(lián)接

21、孔，不會減少材料的有效橫截面積，可充分利用材料的全部強度，因此采用膠接可大大減輕整體結構重量。此外接頭還有絕緣、耐腐蝕等特點。圖18為等離子弧膠焊工藝示意圖。焊接接頭采用搭接接頭形式。膠粘劑厚度為0.1mm。在不開坡口、無背面強制成形保護條件下，進行鎂合金等離子弧膠焊試驗，焊縫橫截面見圖19所示，可以看出，熔池形狀上寬下窄，也呈“丁”字形，表面凹陷較小，焊縫內部無氣孔和裂紋等明顯缺陷。力學性能分析顯示，等離子弧膠焊接頭的失效載荷較等離子弧焊和膠接接頭有明顯提高。在加載相同載荷的情況下，等離子弧膠焊接頭的熱裂傾向小。 圖18 等離子膠焊工藝示意圖 圖19 焊接接頭宏觀形貌 2) 鎂合金與鋁合金的

22、激光膠接焊采用激光膠接焊新型焊接工藝對鎂鋁異種金屬進行了連接，實現(xiàn)了鎂鋁異種金屬薄板間的有效連接。該方法有效的改變了鎂鋁間金屬間化合物的分布和特點，進而增加了熔深，提高焊接接頭的強度。在激光膠接焊過程中，膠層對整個焊接熔池產(chǎn)生了很大的影響。它不僅改變了整個熔池的流動形式，還直接影響了焊接過程中的熱量傳遞，進而改變了傳統(tǒng)意義上的激光焊接過程。焊接結構示意圖如圖20所示，在搭接區(qū)域涂刷一層厚度為0.1mm的膠層。焊接接頭的宏觀形貌如圖21所示。測量鎂鋁異種金屬激光膠接焊接接頭力學性能，其綜合力學性能達到鎂合金母材的90%以上，能夠基本滿足目前針對鎂鋁連接強度的需求。在激光膠接焊過程中由于膠層的加入

23、加速了鎂合金和鋁合金之間的熱傳遞作用，使鎂合金的冷卻速度有所增加，同時對鋁合金間接起到了預熱的作用。這種預熱的作用在一定程度上增加了鋁合金對于激光的吸收率。 圖20 鎂鋁異種金屬激光膠接焊結構示意圖 圖21 焊接接頭宏觀形貌 9鎂合金與鋁合金的擴散焊接技術目前Mg/Al異種金屬的連接，采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，而添加中間過渡金屬的擴散焊連接是異質金屬連接的有效辦法。可以通過調整中間層的成分來實現(xiàn)對接頭組織的控制，從而提高接頭性能。目前，對于添加中間過渡金屬的Mg/Al擴散焊連接的文獻報道還很少。對Mg/Al接頭在有無過渡金屬的條件下進行惰性氣體保護擴散焊，對比分析了中間過渡金屬的添加提

24、高Mg/Al擴散焊接頭剪切強度的原因。試驗采用的母材為6061鋁合金和AZ31B鎂合金。力學性能分析表明Mg/Al直接擴散焊接頭剪切強度最大可達40MPa左右,而添加合適的合金中間過渡金屬的Mg/Al擴散焊接頭剪切強度可達到100MPa。究其原因是由于鎂鋁的直接擴散焊不可避免地會在接頭區(qū)產(chǎn)生大量的金屬間化合物；而添加合金中間過渡金屬的Mg/Al擴散焊接頭組織由網(wǎng)狀的共晶形貌變成由過飽和鎂基固溶體和具有彌散第二相富Al顆粒分布的中間相組成。中間過渡金屬的添加有效地避免了鎂鋁基體的直接接觸，同時產(chǎn)生的顆粒在中的彌散分布大大地提高了接頭強度。10鎂合金焊接接頭電弧噴涂防護技術電弧噴涂技術以其涂層質量

25、好、生產(chǎn)效率高、操作簡單、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點，自熱噴涂技術發(fā)明以來一直是人們研究的熱點之一。所謂電弧噴涂是將兩根被噴涂的金屬絲作為自耗性電極，利用其端部產(chǎn)生的電弧作為熱源熔化金屬絲材，壓縮空氣穿過電弧和熔化的液滴使之霧化，以一定的速度撞擊基體形成涂層的過程。采用電弧噴涂方法可以對焊接接頭進行整體防護，適用于同種及異種金屬焊接接頭的防護。分析了鎂合金電弧噴涂的工藝特性及其噴涂后處理工藝，并開發(fā)了一種鎂鋁偽合金涂層。在鎂合金基體表面噴涂純鋁涂層，以提高其耐蝕性。 涂層的形成過程決定了涂層表面及內部存在一定數(shù)量的孔隙，無法避免的孔隙成為點蝕的發(fā)源地。為進一步提高涂層的耐蝕性，涂層的封孔后處理成為一道必不

26、可少的工序。為了滿足特殊行業(yè)的需求采用導電封孔處理。在有機封孔劑環(huán)氧樹脂中摻入金屬填料，構成摻合型導電涂料，完成純鋁涂層的導電封孔工藝，同時研究有機導電封孔的耐蝕性。導電封孔示意圖如圖22所示。圖23為含銅粉孔涂層的微觀形貌。涂層電阻測試表明，環(huán)氧樹脂中加入一定含量的銅粉能夠使封孔涂層實現(xiàn)導電，而且導電性良好。利用常溫浸泡試驗研究封孔涂層的耐腐蝕性能，導電封孔涂層與未封孔涂層相比，表現(xiàn)出良好的耐蝕性。 圖22導電封孔涂層示意圖 圖23含銅粉封孔涂層形貌探索了采用異質金屬絲材進行電弧噴涂的可行性，采用鎂絲和鋁絲作為兩根噴涂絲材，在鎂合金表面制備金屬間化合物涂層，以提高鎂合金的耐蝕性、耐磨性、高溫

27、強度和抗氧化性，使之應用于更廣泛的領域。采用含鋁量在99.7以上的高純鋁絲和含鎂量在99.7以上的高純鎂絲作為噴涂絲材的兩極，電弧噴涂得到的涂層表面形貌如圖24所示，得到的涂層平滑均勻，顆粒細小，沒有未熔化充分的金屬顆粒，表面孔隙也很小。對涂層進行顯微硬度測量，平均顯微硬度可達200HV，而電弧噴涂純鋁涂層的平均硬度僅為67 HV。鎂鋁反應生成的化合物的硬度比純鎂、鋁的硬度高，大量金屬間化合物的生成導致涂層硬度提高。鎂擴散與鋁反應后，保留的氧化物和MgAl2O4相顆粒散布在基體中，也起到硬化作用。 圖24涂層的表面形貌 11鎂合金焊接技術的應用及展望隨著國內外對能源消耗、環(huán)境保護的要求的日益提

28、高，鎂合金作為一種新型的結構材料，在汽車等交通領域蘊藏著巨大的應用潛力。目前, 歐洲和美國汽車每輛汽車使用鎂合金零件5.8-23.6kg，我國汽車單車用量不到10kg，其中鎂合金焊接技術是實現(xiàn)鎂合金汽車零部件大量應用的主要關鍵技術難題。通過“十五”和“十一五”的技術攻關，我國已經(jīng)解決了鎂合金與鎂合金的連接問題，已經(jīng)開發(fā)出了鎂合金自行車焊接結構件、摩托車焊接結構件（如圖25、26所示），并通過了臺架試驗和道路試驗，達到了出口標準要求，其中采用焊接技術生產(chǎn)的鎂合金自行車已經(jīng)出口到歐盟國家，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。中國汽車產(chǎn)量的結構調整的方向是轎車占汽車總量的比重增加，低排放、低污染、節(jié)能的綠色環(huán)保汽車替代非環(huán)保汽車，近幾年政府加大了電動汽車的研發(fā)力度，鎂合金座椅骨架，油門踏板等在國產(chǎn)汽車領域將得到廣泛應用。隨著復雜結構鎂合金車輛結構件及相關鎂合金產(chǎn)品的設計和開發(fā)，將對鎂合金焊接技術提出日益廣泛的需求。 圖25 鎂合金焊接自行車產(chǎn)品圖26 鎂合金摩托車焊接結構件及其產(chǎn)品12.結論鎂合金這種新型結構材料的發(fā)展和應用，對焊接技術提出了極大的挑戰(zhàn),同時也為焊接提供了更廣闊的應用天地。鎂合金的焊接尚有許多技術難題等待我們去研究解決，從而為鎂合金的實際應用與鎂合金結