镁合金焊接技术研究
2010年02月25日
0 前言
近10年来，由于受到能源节约以及环境保护的巨大推动，镁合金及其焊接技术的发展比任何时期都快，从焊接方法、焊接材料到焊接设备等方面都不断有新的突破，为镁合金焊接生产向优质、高效、低成本的方向发展提供了前所未有的良好条件，并大大促进了镁合金的产业化进程。
镁合金由于其自身的物理化学特点，导致其焊接有很大困难，满意的焊接质量不易获得。镁合金的结晶温度区大，易于产生热裂纹；镁的沸点低，温度进一步升高后，其蒸气压比在相同温度下的铝合金要高4-5倍，因而焊接时温度一旦过高，镁会气化，产生爆炸形成飞溅；镁对氧的亲和力大，其氧化物密度较大，而容易形成夹杂；镁在接近熔化温度时，能与空气中的氮强烈化合生成脆性的镁的氮化物，显著降低接头力学性能；因此，实现镁合金优质焊接是比较困难的，在焊接时容易产生裂纹、气孔、飞溅等缺陷。但是由于工业的迫切需要，许多科学工作者做出了很大的努力，并取得了一些重要成果。
本文介绍大连理工大学近年来开展的镁合金同种及其与异质材料的焊接研究工作，并展望了镁合金焊接技术在镁合金新型结构件产品上的应用。
1 激光焊接技术
1.1同种镁合金的激光焊接
激光焊接作为一种先进的连接技术，具有速度快、线能量低、焊后变形小、接头强度高等优点，得到了人们极大的关注。采用脉冲YAG激光对AZ31B变形镁合金进行对接焊，结果表明，镁合金激光焊焊缝变形小，成型美观，无裂纹等表面缺陷、背面熔透均匀，如图1所示。焊接接头热影响区不明显，无晶粒长大现象；焊缝区由细小的等轴晶组成，如图2所示。在本试验条件下，接头的抗拉强度可达母材的95%以上，实现了镁合金的良好连接。研究表明，激光焊接对焊接工艺参数要求严格，同时镁合金激光焊接过程中易出现裂纹、气孔、热影响区脆化和激光能量吸收率低等系列问题。
图1 激光焊焊缝表面形貌图2 镁合金激光焊接接头组织
1.2镁合金与铝合金的激光焊接
镁铝异种金属可以通过真空扩散焊、爆炸焊、搅拌摩擦焊等方法实现一定程度的连接，但其结合强度并不理想。造成这种结果的主要原因是两种材料焊接时在熔池内部形成了高硬度高脆性的金属间化合物。
SiC颗粒在铸造领域常常与镁、铝合金结合形成复合材料，可以细化材料的微观组织并且全面地提高机械性能；其在表面熔覆的工艺中也经常得到应用。针对SiC的性质及其在镁、铝复合材料中应
用研究的基础上，提出SiC作为中间层进行激光镁铝搭接焊工艺，将SiC颗粒作为中间层进行镁铝激光搭接焊，来达到提高镁铝焊接接头性能的目的。
对比镁合金与铝合金的直接激光焊接与加入SiC颗粒的激光焊接，其宏观焊缝横截面如图3所示。在相同激光功率条件下，焊接熔池横截面宏观形貌发生了改变。与激光直接焊接相比，加入SiC夹层后熔池内部搅拌能力降低并且镁铝板材界面处熔宽增加。对焊接试件进行剪切试验，结果表明SiC的加入改变了熔池的微观组织，使金属间化合物反应层厚度降低，焊缝的抗剪切拉伸性可达激光直接焊接的三倍以上。
图3 焊缝宏观横截面
A．直接激光焊接 B. 加入SiC夹层的激光焊接
2 等离子弧焊技术
2.1同种镁合金的变极性等离子弧焊
等离子弧（Plasma Arc）是一种受到约束的非自由电弧，温度和能量密度都显著高于普通电弧，是一种高效的焊接方法。采用变极性等离子弧焊接镁合金时，可以在背面无垫板的情况下实现对接接头的连接，具有熔深大、焊前准备少、焊接质量高、工件变形小及焊道数目少等优点。图4为变极性等离子弧焊接镁合金AZ31B的接头宏观形貌，接头成形美观，背面熔透均匀。焊接接头没有明显的热影响区，焊缝组织均匀，晶粒细小，如图5所示；经测试焊接接头拉伸强度达到母材的95%以上。
图4 镁合金变极性等离子弧焊宏观接头形貌图5 变极性等离子弧焊缝接头微观组织
2.2镁合金的变极性等离子弧缝焊
采用变极性等离子弧焊对5mm厚的镁合金板材进行了缝焊，工艺原理图如图6所示，焊缝的宏观照片如图7所示，从焊缝的宏观组织图看，上面镁板具有变极性等离子弧小孔焊的工艺特征——背面熔透均匀，接头的上下表面熔宽尺寸变化小，这将有利于减小应力集中，改善接头的性能。这种方法不仅提高了中厚度镁合金板材的焊接质量，还简化了生产流程、提高生产了效率，适用于大批量生产。
图6 变极性等离子缝焊工艺原理图图7 变极性等离子缝焊焊缝宏观组织
3 低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术
低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术是在发现小功率激光诱导增强电弧的现象及规律的基础上，通过揭示小功率激光诱导增强电弧的多条件耦合及其物理本质，突破小功率激光诱导增强电弧的系列关键技术，发明出的一种低能耗激光诱导增强电弧焊接技术。目前采用该技术已成功实现了镁合金之间及镁合金与异质材料之间的优质高效连接，开发出了配套的镁合金专用低能耗激光诱导增强电弧复合焊接设备及系列焊接材料。
3.1同种镁合金板材的焊接
采用低功率YAG激光-电弧复合焊接镁合金板材，焊接原理图如图8所示。试验发现，激光-电弧复合热源焊接镁合金焊缝成型良好，无气孔、裂纹等缺陷。在相同的焊接条件下，采用复合焊接方法获得的焊接熔深可达激光单独焊接的4倍，氩弧焊的2倍，如图9所示。焊接接头的拉伸强度达到母材95%以上，疲劳强度与母材相当，能够满足车辆结构件实际应用中对焊接接头动、静载荷的要求。
图8 激光-TIG复合热源示意图图9 焊缝形貌和熔深对比
3.2同种镁合金薄板的焊接
目前研究的镁合金焊接板厚都在1.5mm以上，并且针对薄板一般都采用搭接焊的方式。而对于1mm 以下镁合金薄板对接焊接的研究还很少，这一定程度上限制了镁合金在特定场合的应用。利用低功率激光-TIG复合焊接方法焊接镁合金薄板，通过系列实验确定了复合热源焊接镁合金薄板的最佳参数。在该参数下成功实现了0.8mm镁合金薄板的对接焊，单面焊双面成型，焊缝成形连续、美观，如图10所示。对焊接接头进行拉伸强度测试，结果表明低功率激光-TIG复合焊接得到的AZ31-AZ31及
AZ31-AZ80对焊接头拉伸强度相比单TIG焊接大幅度提高，达到AZ31母材强度的95％以上。
(a) 镁合金薄板正面焊缝(b) 镁合金薄板背面焊缝
图10 镁合金薄板激光-TIG复合焊接焊缝表面形貌
3.3异种镁合金板材的焊接
采用低能耗激光诱导增强电弧技术进行了异种镁合金之间的焊接性研究，主要研究了AZ31与AZ61和AZ91的焊接工艺并分析了焊接接头的微观组织和力学性能。研究结果表明，采用该技术不仅可以实现异种镁合金之间的良好连接，同时能够实现不同厚度的异种镁合金的良好连接。图11为典型的异种镁合金焊接接头断面形貌，可以看出AZ31侧镁合金的热影响区比较窄，而AZ61和AZ91侧的热影响区比较宽，而且包括几个不同区域，这主要与三种镁合金含铝量的不同以及低能耗激光电弧复合焊接工艺参数的选择有关。
图11 AZ31镁合金与AZ61、AZ91镁合金低能耗激光电弧复合焊接接头形貌
拉伸试验结果如图12所示，采用低能耗激光电弧复合焊接技术所获得的AZ31镁合金与AZ61和AZ91焊接接头的抗拉强度均达到AZ31镁合金母材强度的95%以上，完全能够满足实际使用的需求。
图12 AZ31镁合金与AZ61、AZ91镁合金低能耗激光电弧复合焊接接头抗拉强度
3.4镁合金与钢异种金属的焊接
镁合金应用的主要推动力是在汽车工业中的应用，而钢材是汽车中应用最为广泛的材料之一。因此，把镁合金与钢有效的连接起来，能进一步拓宽镁合金的应用领域，并且能够有效的解决汽车轻量化等问题。
镁、钢异种金属连接存在很多问题。镁和钢熔点差异大，使其很难在熔焊过程中同时达到熔融态。其晶格类型也不同，在液态下极难互溶，并且镁和钢不发生任何化学反应。因此，需要采用加过渡金属的方法进行镁合金与钢的连接。
采用激光-电弧复合热源的焊接方法、选择合适的过渡金属可实现镁、钢异种金属的有效连接。其焊接装置示意图如图13所示，得到的焊缝表面成型良好，见图14所示。激光-TIG复合热源焊接过程中，位于上层的镁板在激光束和TIG电弧的共同作用下熔化，位于下层的钢板只在激光束作用下熔化。上层镁合金板焊缝呈典型的TIG焊焊缝特点，下层钢板焊缝呈典型的激光焊焊缝特点。对焊接接头进行拉伸测试得到的力学性能为剪切强度为170MPa。
图13 焊接装置示意图图14 焊缝表面成形照片
3 活性焊接技术
3.1镁合金活性焊接
活性（A-TIG）焊接法是在焊前将母材表面涂覆上一层活性剂，在相同的焊接规范下，同常规TIG 焊相比，可以大幅度地提高焊缝熔深。焊接镁合金时，加入研发的活性剂后，交流TIG焊焊缝熔深明显增加，如图15所示。力学性能测试显示，镁合金A-TIG焊接接头强度可达到母材的90%，实现了镁合金的大熔深，优质连接。
图15无活性剂及涂敷活性剂的焊缝横截面照片
(a)未涂敷活性剂 (b)涂敷活性剂
3.2镁合金活性焊丝填丝焊接
传统的活性焊接技术将活性剂涂敷在焊接试件表面，存在不能填丝的缺点，故提出一种活性焊丝填丝焊接的方法，将活性剂涂敷在焊丝的表面，然后进行填丝焊接，如图16所示。镁合金活性焊丝TIG填丝焊接克服了传统活性焊技术进行填丝焊接时熔滴过渡困难的缺点，可以实现熔滴顺利过渡到焊接熔池，同时活性剂起到增加焊接熔深的作用，是一种理想的镁合金高效焊接方法。这种方法与普通TIG填丝焊接方法相比可以大幅提高镁合金焊接的效率和熔深。图17为电流为60A和90A时焊接熔深对比。当电流为60A时，熔深增加比（活性焊丝的焊接熔深和普通焊丝的焊接熔深相比）可达
300%以上。当焊接电流为90A时，采用复合活性焊丝焊接的熔深达到最大，熔深增加比为243%，对于5mm厚度的AZ31镁合金板可以单道一次焊透。
a. 活性焊丝焊接
b. 试板表面涂覆活性剂填充普通焊丝焊接
图16 焊接示意图
图17 焊缝截面形貌
4 熔化胶接焊焊接技术
针对目前对异种金属材料连接技术的迫切需求，提出一种“熔焊-胶接”（即胶焊）连接新技术。将激光、等离子弧等高能束连续熔化焊接技术与胶接技术有机复合，实现机械结合、冶金结合和化学结合的有效统一，不但具有传统胶接点焊的优点，同时实现了连续熔焊的“线结合”与胶接的“面结合”的相互促进，接头综合性能显著提高，为今后异种材料的连接提供新的方向。
4.1镁合金等离子弧胶接焊
采用等离子弧胶焊技术对同种镁合金板材进行焊接性试验，探索了等离子弧胶焊技术的工艺特点，分析了焊缝的组织和性能，对进一步研究等离子弧胶焊技术的工艺特点有着重要的指导意义。
等离子弧胶焊技术是一种新型的焊接方法，它采用了将等离子弧焊接工艺与粘接工艺相复合的方法对工件进行连接。等离子弧能量密度大，弧柱温度高，对焊件加热集中，熔透能力强，对中厚板材可一次焊透，在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，可提高焊接生产率。此外，等离子弧对焊件的热输人较小，焊缝截面形状较窄，深宽比大，呈“酒杯”状。热影响区窄，其焊接变形也小。胶接接头应力分布均匀，无应力集中，密封性好。胶接可取消机械紧固件(如螺钉、螺母等)，不需要联接孔，不会减少材料的有效横截面积，可充分利用材料的全部强度，因此采用胶接可大大减轻整体结构重量。此外接头还有绝缘、耐腐蚀等特点。
图18为等离子弧胶焊工艺示意图。焊接接头采用搭接接头形式。胶粘剂厚度为0.1mm。在不开坡口、无背面强制成形保护条件下，进行镁合金等离子弧胶焊试验，焊缝横截面见图19所示，可以看出，熔池形状上宽下窄，也呈“丁”字形，表面凹陷较小，焊缝内部无气孔和裂纹等明显缺陷。力学性能分析显示，等离子弧胶焊接头的失效载荷较等离子弧焊和胶接接头有明显提高。在加载相同载荷的情况下，等离子弧胶焊接头的热裂倾向小。
图18 等离子胶焊工艺示意图图19 焊接接头宏观形
貌
4.2镁合金与铝合金的激光胶接焊
采用激光胶接焊新型焊接工艺对镁铝异种金属进行了连接，实现了镁铝异种金属薄板间的有效连接。该方法有效的改变了镁铝间金属间化合物的分布和特点，进而增加了熔深，提高焊接接头的强度。在激光胶接焊过程中，胶层对整个焊接熔池产生了很大的影响。它不仅改变了整个熔池的流动形式，还直接影响了焊接过程中的热量传递，进而改变了传统意义上的激光焊接过程。焊接结构示意图如图20所示，在搭接区域涂刷一层厚度为0.1mm的胶层。焊接接头的宏观形貌如图21所示。测量镁铝异种金属激光胶接焊接接头力学性能，其综合力学性能达到镁合金母材的90%以上，能够基本满足目前针对镁铝连接强度的需求。
在激光胶接焊过程中由于胶层的加入加速了镁合金和铝合金之间的热传递作用，使镁合金的冷却速度有所增加，同时对铝合金间接起到了预热的作用。这种预热的作用在一定程度上增加了铝合金对于激光的吸收率。
图20 镁铝异种金属激光胶接焊结构示意图图21 焊接接头宏观形貌
5 镁合金与铝合金的扩散焊接技术
目前Mg/Al异种金属的连接，采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，而添加中间过渡金属的扩散焊连接是异质金属连接的有效办法。可以通过调整中间层的成分来实现对接头组织的控制，从而提高接头性能。目前，对于添加中间过渡金属的Mg/Al扩散焊连接的文献报道还很少。对Mg/Al接头在有无过渡金属的条件下进行惰性气体保护扩散焊，对比分析了中间过渡金属的添加提高Mg/Al扩散焊接头剪切强度的原因。试验采用的母材为6061铝合金和AZ31B镁合金。扩散焊接接头的微观组织如图22所示。图22a为Mg/Al直接扩散焊接头的组织，其接头界面区由靠近铝基体的灰白相和靠近镁基体的黑灰共晶组织构成。图22b为添加合金中间过渡金属的Mg/Al扩散焊接头组织形貌。其接头区主
相及富Al固溶体颗粒组成。
要由靠近镁基体的Mg基过饱和固溶体、MgZn
2
力学性能分析表明Mg/Al直接扩散焊接头剪切强度最大可达40MPa左右，而添加合适的合金中间过渡金属的Mg/Al扩散焊接头剪切强度可达到100MPa。究其原因是由于镁铝的直接扩散焊不可避免地会在接头区产生大量的金属间化合物；而添加合金中间过渡金属的Mg/Al扩散焊接头组织由网状的共晶形貌变成由过饱和镁基固溶体和具有弥散第二相富Al颗粒分布的中间相组成。中间过渡金属的添加有效地避免了镁铝基体的直接接触，同时产生的颗粒在中的弥散分布大大地提高了接头强度。
a） Mg/Al直接扩散焊接头显微组织b）添加Zn合金中间过渡金属的Mg/Al扩散焊接头显微组织
图22 扩散焊接接头的微观组织
6 镁合金焊接接头电弧喷涂防护技术
电弧喷涂技术以其涂层质量好、生产效率高、操作简单、经济节能等优点，自热喷涂技术发明以来一直是人们研究的热点之一。所谓电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，利用其端部产生的电弧作为热源熔化金属丝材，压缩空气穿过电弧和熔化的液滴使之雾化，以一定的速度撞击基
体形成涂层的过程。采用电弧喷涂方法可以对焊接接头进行整体防护，适用于同种及异种金属焊接接头的防护。分析了镁合金电弧喷涂的工艺特性及其喷涂后处理工艺，并开发了一种镁铝伪合金涂层。
在镁合金基体表面喷涂纯铝涂层，以提高其耐蚀性。喷涂后宏观形貌如图23所示，涂层的微观组织形貌如图24所示。
图23 镁合金喷涂纯铝涂层表面形
貌图24 涂层微观组织
涂层的形成过程决定了涂层表面及内部存在一定数量的孔隙，无法避免的孔隙成为点蚀的发源地。为进一步提高涂层的耐蚀性，涂层的封孔后处理成为一道必不可少的工序。为了满足特殊行业的需求采用导电封孔处理。在有机封孔剂环氧树脂中掺入金属填料，构成掺合型导电涂料，完成纯铝涂层的导电封孔工艺，同时研究有机导电封孔的耐蚀性。导电封孔示意图如图25所示。图26为含铜粉孔涂层的微观形貌。涂层电阻测试表明，环氧树脂中加入一定含量的铜粉能够使封孔涂层实现导电，而且导电性良好。利用常温浸泡试验研究封孔涂层的耐腐蚀性能，导电封孔涂层与未封孔涂层相比，表现出良好的耐蚀性。
图25 导电封孔涂层示意
图图26 含铜粉封孔涂层形貌
探索了采用异质金属丝材进行电弧喷涂的可行性，采用镁丝和铝丝作为两根喷涂丝材，在镁合金表面制备金属间化合物涂层，以提高镁合金的耐蚀性、耐磨性、高温强度和抗氧化性，使之应用于更
广泛的领域。采用含铝量在99.7﹪以上的高纯铝丝和含镁量在99.7﹪以上的高纯镁丝作为喷涂丝材的两极，电弧喷涂得到的涂层表面形貌如图27所示，得到的涂层平滑均匀，颗粒细小，没有未熔化充分的金属颗粒，表面孔隙也很小。图28所示为涂层XRD分析结果，表明涂层中存在大量的金属间
化合物β(Al
12Mg
17
)相。
对涂层进行显微硬度测量，平均显微硬度可达200HV，而电弧喷涂纯铝涂层的平均硬度仅为67 HV。镁铝反应生成的化合物的硬度比纯镁、铝的硬度高，大量金属间化合物的生成导致涂层硬度提高。镁
扩散与铝反应后，保留的氧化物和MgAl
2O
4
相颗粒散布在基体中，也起到硬化作用。
图27涂层的表面形
貌图28 涂层X射线衍射分析
7 镁合金焊接技术的应用及展望
随着国内外对能源消耗、环境保护的要求的日益提高，镁合金作为一种新型的结构材料，在汽车等交通领域蕴藏着巨大的应用潜力。目前, 欧洲和美国汽车每辆汽车使用镁合金零件5.8-23.6kg，我国汽车单车用量不到10kg，其中镁合金焊接技术是实现镁合金汽车零部件大量应用的主要关键技术难题。通过“十五”和“十一五”的技术攻关，我国已经解决了镁合金与镁合金的连接问题，已经开发出了镁合金自行车焊接结构件、摩托车焊接结构件（如图29、30所示），并通过了台架试验和道路试验，达到了出口标准要求，其中采用焊接技术生产的镁合金自行车已经出口到欧盟国家，取得了显著的经济和社会效益。
中国汽车产量的结构调整的方向是轿车占汽车总量的比重增加，低排放、低污染、节能的绿色环保汽车替代非环保汽车，近几年政府加大了电动汽车的研发力度，镁合金座椅骨架，油门踏板等在国产汽车领域将得到广泛应用。随着复杂结构镁合金车辆结构件及相关镁合金产品的设计和开发，将对镁合金焊接技术提出日益广泛的需求。
图29 镁合金焊接自行车产品
图30 镁合金摩托车焊接结构件及其产品
8 结束语
镁合金这种新型结构材料的发展和应用，对焊接技术提出了极大的挑战，同时也为焊接提供了更广阔的应用天地。镁合金的焊接尚有许多技术难题等待我们去研究解决，从而为镁合金的实际应用与镁合金结构件的设计制造奠定坚实的技术基础。以上介绍的若干技术进展，必将大大推动镁合金产品的焊接技术水平，促进镁合金复杂结构件在工业生产中的应用。
作者简介：刘黎明，男，工学博士，教授，博士生导师，现任大连理工大学焊接技术研究所所长，“材料连接技术”二级学科博士点学术带头人，材料科学与工程学院副院长。
主要从事高性能轻金属材料镁、铝、钛合金以及高强度钢焊接工艺及焊接设备的研究和开发。在应用基础研究领域取得了开创性成果，同时解决国家多项重点工程与武器装备关键技术。近五年作为负责人先后主持国家“十一五”科技支撑计划、国家“十五”863计划、国家“十五”科技攻关计划、军工配套项目、省部级科研课题以及国际合作项目20余项；申请国家发明专利20余项，已获授权10项，在国内外权威杂志上发表SCI检索论文40 余篇， EI检索研究论文60篇；2003年获教育部“优秀青年教师资助计划”，2004年获教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2007年获得中国青年科学技术奖、机械工程学会青年科技成
就奖；作为第一完成人先后获得2007年国家技术发明二等奖1项，省部级科技奖励一、二等奖5项；目前兼任全国青联委员、大连市政协委员、中国机械工程学会理事、辽宁省机械工程学会理事、中国机械工程学会材料分会理事等职务。
浅谈焊接技术及应用 摘要:焊接专业作为制造业中的重要一环,在生产和生活中的作用十分重要。在焊接教学中应用一体化教学,为社会主义建设培养高素质高技能的焊接人才,是现阶段中等职业教育的首要任务。一体化教学强调一体化的教学场地、“双师型”教师及一体化教材的有机结合。发展一套适应中等职业教育的教学模式。 关键词:一体化教学场地双师型”教师一体化教材 1、“一体化”教学的目标 1.1 人才培养方式和教学课程的改革 改进人才培养方案,制定适合中等职业教育焊接专业“一体化”教学的人才培养方案。在原有的的国家教育部和劳动部颁发的只有中级焊工的教学大纲的基础上,制定适合培养高级工甚至技师的焊接专业的人才培养方案。 “打破原有课程体系将其分为素质课程、专业基础课程和专门工艺课程”,我们认为在这三者中应区别对待,在“专门课程”内容的制定上要体现区域经济的生产特征,结合生产产品制定相关内容和重点,有利于生产性实习或企业的定岗实习的顺利过渡而实现学与用的成功对接。制定和完善人才培养方案和培养模式,培养能满足社会需求的技能型人才。 1.2 一体化教学场地的建设 从根本上建立起黑板+粉笔教学和电化多媒体教学相结合的理论教学模式,是学生从直观上理解和接受理论知识。 校内实训基地受场地、设备等生产要素的限制,与生产车间客观上差距存在,在大型工装的应用,成型加工工件的变形与矫正等方面尤为突出。在这方面通过校企合作,将部分一体化的教学设置在与学校项邻的企业车间。 深化校企合作办学模式和工学结合人才培养模式改革。按照专业与产业对接、企业与岗位对接,专业课程内容与职业标准对接,教学过程与生产过程对接的原则,以校企合作为平台,以系统化专业建设为载体,突出教学过程的实践性、开放性和职业性,引导专业设置、课程体系、教学内容和教学方法的改革,实现“教、学、做”一体化的人才培养模式。 1.3 关于“双师型”师资队伍建设 “双师型、专业化”是职业教师发展的必经之路,在这方面注重中、青年教师在实践环节动手能力的提高,创造条件使他们带着具体的问题、任务去企业学习实践。使中青年教师在学历和理论知识占优的情况下,大幅度提高自身的实操能力。着力加强师资队伍建设,采取“引进来、送出去”、学历进修和非学历学习相结合等方式,努力培养一支优秀的专业师资队伍,加强建设培养学生创新精神与实践能力的实训平台。 2、“一体化”教学的主要过程 2.1 开发制定一体化课程教学标准 2.1.1 重构课程标准 打破原有学科体系,将课程体系分为基本素质课程、专业基础课程、专门工艺课程。 2.1.2 开展项目教学和案例教学 根据铆焊专业岗位层次的不同要求,实现课程改革与课程建设上的重大突破,完善高级铆焊专业课程体系建设,制定高中起点3年制、初中起点5年制高级铆
哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：焊接技术的应用与前景 院系：能源科学与工程学院 专业：核反应堆工程系 班级：1102301 学号：1110200724 姓名：刘平成
焊接技术的工艺应用与前景 作者：刘平成 (哈尔滨工业大学能源科学与工程学院核反应堆工程专业，哈尔滨150001) 摘要：制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。本文主要介绍了焊接技术在金属工艺学中的应用，工艺特点，实践，背景与应用前景。 关键词：金属工艺学、学科交叉、工艺流程，焊接技术 Technology application and prospect of welding technology (Energy Science and Engineering, Nuclear Reactor Engineering of Harbin Institute of Technology, Harbin 150001) Abstract：The manufacturing industry is an important pillar of the modern national economy and overall national strength, Metal Technology is a comprehensive research process method for manufacturing metal parts technical disciplines. This paper describes the welding metal technology, process characteristics, practice, background and application prospects. 1 焊接技术的主要研究内容 焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 1.1 焊接分类 在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类. 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝
镁铝合金表面处理工艺 大全 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
铝表面处理工艺一、选材 铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。 二、工艺类型、效果图、厂家调研 氧化工艺 喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以克服铝材表面常见的缺陷。详见附录 、喷涂工艺 1、表面处理工艺：机壳漆
机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准 EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。5、表面处理工艺：导电漆 适用于各种 PS 及 ABS 塑料制品；导电导磁、对外界电磁波、磁力线都能起到屏蔽作用；在电气功能上达到以塑料代替金属的目的。电阻值可根据客人要求调试。重金属含量符合国际安全标准，包括 CPSC 含铅量标准、美国测试标准 ASTMF-963 、欧洲标准 EN71 、EN1122。 6、表面处理工艺：UV油
“航空航天、交通运输用高强镁合金加工材”类中，关键领域“航空航天”此方向下，具体产品（技术）名称中3类铸件锻件、挤压变形材、板带材，我公司是否有能力按照“产品（技术）要求”进行生产，并按照产品（技术）要求中的指标能生产的具体产品名称或方向各是哪些。 一．镁合金锻件运用领域 在大多数工程应用中，通常要求零件拉伸性能具有各向同性。因此，必须对镁合金铸锭坯进行不同方向的镦粗。使用三轴锻造可以控制镁合金三个方向上的镦粗过程，能有效避免各向异性。采用上述工艺可制备出的镁合金锻件，已成功地应用于航空、汽车等工业领域。比如，直升机及赛车发动机用镁合金锻件、直升机用镁合金锻件、箱罩用镁合金锻件，镁合金轮毂这些部件能承受极高的静态和动态交变载荷，并长期服役高温环境中。 二．锻造用典型镁合金 1.几种常用变形镁合金牌号和机械性能及其在航空领域的应用
锻造常用镁合金是Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn 系，其他的还有Mg-Th、Mg -Re -Zn -Zr 和Mg-Al-Li 系等。 Mg-Al-Zn系合金一般属于中等强度、塑性较高的变形材料。按照ASTM标准，该系中常用的镁合金有AZ31B、AZ61A、AZ80A，我国与此相当的牌号分别是MB2、MB5、MB7。但是，Mg-A1-Zn系合金铸锭的实际晶粒尺寸不适于铸造后直接锻造，因此锻造前有必要对铸锭进行预挤压，以获得合乎要求的细晶组织，提高合金的可锻性。早在上世纪90年代李相容基于MB2制订出了镁合金的合理锻造工艺规范，随后国内很少有利用该系镁合金研制或生产镁锻件的报道。据悉俄罗斯已拥有用成套镁合金熔炼锻造生产线专利及专有技术，进行MA2—1(相当于我国牌号的MB3)镁合金锻造汽车轮毂和摩托车轮毂生产。 MB2是Mg-Al-Zn系不可热处理强化的变形镁合金。合金在室温下工艺塑性差，高温时塑性好，因此合金的压力加工工序必须在加热状态下进行。合金的切削加工性能、焊接性能良好，应力腐蚀倾向小，耐蚀性能较好。该合金可加工成形状复杂的锻件和模锻件，
镁合金热处理工艺及研究现状 摘要：镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的电磁屏蔽性、减振性能和散热性能，是最轻的结构金属材料之一，在航空航天领域具有广泛的应用前景。本文综述了镁合金热处理工艺及其研究现状。 关键词：镁合金热处理研究现状 多数镁合金都可通过热处理来改善或调整材料的力学性能和加工性能。镁合金能否通过热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。 镁合金热处理强化的特点是：合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢，因此固溶和时效处理时需要保持较长的时间。另外，镁合金在加热炉中应保持中性气氛或通入保护气体以防燃烧。 一、退火 退火可以显著降低镁合金制品的抗拉强度并增加其塑性，对某些后续加工有利。变形镁合金根据使用要求和合金性质，可采用高温完全退火（O）和低温去应力退火（T2）。 完全退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工。完全退火时一般会发生再结晶和晶粒长大，所以温度不能过高，时间不能太长。当镁合金含稀土时，其再结晶温度升高。AM60、AZ31、AZ61、AZ60 合金经热轧或热挤压退火后组织得到改善。去应力退火既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭中的残余应力。 二、固溶和时效 1、固溶处理 要获得时效强化的有利条件，前提是有一个过饱和固溶体。先加热到单相固溶体相区内的适当温度，保温适当时间，使原组织中的合金元素完全溶入基体金属中，形成过饱和固溶体，这个过程就称为固溶热处理。由于合金元素和基体元素的原子半径和弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变。由此产生的应力场将阻碍位错运动，从而使基体得到强化。固溶后屈服强度的增加将与加入溶质元素的浓度成二分之一次方比。 根据Hmue-Rothery规则，如果溶剂与溶质原子的半径之差超过14%～15%，该种溶剂在此种溶质中的固溶度不会很大。而Mg的原子直径为3.2nm，则Li，Al，Ti，Cr，Zn，Ge，Yt，Zr，Nb，Mo，Pd，Ti，Pb，Bi等元素可能在Mg中会有显著的固溶度。另外，若给定元素与Mg的负电性相差很大，例如当Gordy定义的负电性值相差0.4以上（即∣xMg－x∣>0.4）时，也不可能有显著的固溶度。因为此时Mg和该元素易形成稳定的化合物，而非固溶体。 2、人工时效 沉淀强化是镁合金强化(尤指室温强度)的一个重要机制。在合金中，当合金元素的固溶度随着温度的下降而减少时，便可能产生时效强化。将具有这种特征的合金在高温下进行固溶处理，得到不稳定的过饱和固溶体，然后在较低的温度下进行时效处理，即可产生弥散的沉淀相。滑动位错与沉淀相相互作用，使屈服强度提高，镁合金得到强化： Tyield=(2aGb)/L+τ a （1） 式中Tyield为沉淀强化合金的屈服强度；τa为没有沉淀的基体的屈服强度；(2aGb/L)为在沉淀之间弯出位错所需的应力。 由于具有较低的扩散激活能，绝大多数镁合金对自然时效不敏感，淬火后能在室温下长期保持淬火状态。部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固溶处理而是直接进行人工时效。这种工艺很简单，可以消除工件的应力，略微提高其抗拉强度。对Mg-Zn系合金就常在热变
浅析镁合金焊接技术的研究现状及应用 发表时间：2019-07-16T17:13:21.213Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：闫鹏华 [导读] 摘要：镁合金是金属结构材料中最轻的一种，具有密度小、比强度高、储量丰富、减震性好、可回收利用等优点，近年来受到广泛关注。 身份证号码：13013119881217XXXX 摘要：镁合金是金属结构材料中最轻的一种，具有密度小、比强度高、储量丰富、减震性好、可回收利用等优点，近年来受到广泛关注。随着焊接技术的发展进步，镁合金在航空航天、轨道交通、核电、军工等领域的应用日益增多，镁合金材料也被誉为“最有发展前景的结构材料”，其开发应用对于实现友好环保型社会具有重要的意义。目前，镁合金的加工技术主要以铸造为主，而其焊接技术发展相对缓慢，包括焊接冶金原理、焊接工艺控制、焊接材料生产技术等尚不成熟，因此深入开展镁合金焊接技术的研究是拓展镁合金材料应用的有效途径。文中主要对镁合金焊接技术研究现状及发展趋势进行阐述。 关键词：镁合金；焊接技术；研究现状；应用 引言 焊接是金属材料加工技术中一种重要的方法，目前镁合金成形研究还主要集中在压铸上。若要加工出尺寸更大、结构更复杂的镁合金零件，只能采用焊接成形。由于镁合金结晶温度区大、熔点低、化学活性大、导热系数和线膨胀系数高，致使在焊接的过程中容易出现气孔、热裂纹、夹杂、晶粒粗大等焊接缺陷。镁合金的焊接成为了制约镁合金应用的一大瓶颈，因此镁合金焊接技术成为了国内外很多学者研究的主要方向之一。本文主要介绍了镁合金材料的焊接技术发展的近况，并展望了未来的发展趋势。 1.镁合金焊接的特点 由于镁合金密度低，熔点低，热导率和电导率大，热膨胀系数大，化学活泼性很强，易氧化，且氧化物的熔点很高，使镁合金在焊接过程中会产生一系列的困难。 1.1粗晶问题 由于热导率大，故焊接镁合金时要用大功率热源、高速焊接，易造成焊缝和近缝区金属过热和晶粒长大，这是焊接镁合金时的主要特点之一。 1.2氧化和蒸发 由于镁的氧化性极强，在焊接过程中易形成氧化膜，氧化膜熔点高，密度大，易在焊缝中形成夹杂，降低了焊缝性能。在高温下，镁还容易和空气中的氮化合生成镁的氮化物，使接头性能变坏。镁的沸点不高，在电弧高温下很易蒸发。 1.3热应力 镁及镁合金热膨胀系数较大，约为铝的1.2倍，在焊接过程中会易产生大的焊接变形，引起较大的热应力。 1.4夹渣 镁合金化学性质活泼，在焊接高温下极易形成熔点高（2500度）密度大的MgO，它不易从密度较小的合金溶液中排出，从而形成片状的夹渣。 1.5气孔 镁合金的焊接过程中，气孔是最主要的缺陷之一。水分子在焊接过程中分解产生大量的氢，氢在镁合金溶液中的溶解度随着温度降低而减小，使熔池在凝固过程中析出大量氢，从而形成气泡且溢出熔池表面困难，从而在焊缝中形成较多的气孔。 1.6热裂纹 镁合金易与其它金属形成低熔共晶体，在焊接接头中易形成结晶裂纹。当接头处温度过高时，接头组织中的低熔点化合物在晶界处会熔化出现空穴，或产生晶界氧化等，产生所谓的过烧现象。此外，镁合金易燃烧，所以在熔化焊接时需要惰性气体或焊剂的保护。 2.镁合金焊接技术 2.1钨极惰性气体保护焊 钨极惰性气体保护焊法即是在惰性气体的保护下，根据钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，使用钨极惰性气体保护焊法来进行焊接，不会轻易融于金属，并且不会和金属发生反应，并且此焊法还有一个优点，就是能够在焊接过程中自动清除工件表面的氧化膜，并且能够很好的将化学性质较为活泼的有色金属、不锈钢、合金等进行焊接，适当调整电流的话，还能够将超薄的镁合金进行焊接而不会出现熔化。 2.2电子束焊 电子束焊接是利用高电场产生的高速电子，经汇聚形成的高速电子流撞击被焊金属的接缝，使其动能转化为热能，从而令金属熔化而形成焊接的一种方法。镁合金因具有较低的熔点、较高的化学活性及高的热导率，镁合金焊件接头强度一般低于母材。电子束焊接是在真空下进行，焊接过程不受氧气等气体的影响，热损失很小，加热速度快，电子束焊无论是对镁合金薄件还是厚件均可一次焊透。采用电子束焊时，由于镁合金的蒸汽气压较高，因而所形成的小孔尺寸比其它金属大，易在焊缝根部形成气孔。因此，要求在焊接中密切监控操作工艺以防止熔融金属过热产生气孔。采用诸如使电子束沿着圆周震动和减少电子束聚集度等操作工艺，将有助于获得良好的焊接质量。此外，熔融镁的表面张力很小，比铝小50％，因此在焊接过程中很容易发生焊缝下榻。研究表明，与激光焊相比，使用电子束焊得到的镁合金接头质量更好，焊接速度更高。 2.3搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。使用此法来进行镁合金焊接可以作为一种固相焊接方法，能够用于熔点较低的金属（如铝、镁等）焊接，并且在焊接之前不用进行严格的表面清理，也不会造成较大的环境污染，是一种较为环保绿色的焊接方法。 2.4激光焊接 激光焊接是一种高能密度的焊接工艺，在焊接时，激光器产生激光束照射到待焊区域，待焊区材料汽化并在束流压力和蒸汽压力的共
镁合金的分类及特点 1.2.1镁合金的分类 镁合金是以金属镁为基体，通过添加一些其它的元素而形成的合金，镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10]，一般说来镁合金的分类依据有以下三种：合金化学成分、成形工艺和是否含锆。 镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。按合金中是否含锆，镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为：Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有：Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金，又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中，对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金，由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物，并沉入坩埚底部，无法起到细化晶粒的作用[12]。 按成形工艺镁合金可分为两大类，即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前，铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛，但与铸造工艺相比，镁合金热变形后合金的组织得到细化，铸造缺陷消除，产品的综合机械性能大大提高，比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此，变形镁合金具有更大的应用前景。 1.2.2 主合金元素的作用 根据镁合金的强化效果，其合金的元素可以分为三类[14,15]： 1)既提高强度又提高韧性的合金元素，按作用效果顺序为： 强度标准：Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th；韧性标准：Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu； 2)强化能力较低，提高韧性的元素：Cd，Ti和Li； 3)强化效果较好，但使韧性降低的元素：Sn、Pb、Bi和Sb。 1.3 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 1.3.1 Mg-Zn系合金 纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的铸造性差，合金组织粗大，容易出现偏析和热裂等铸造缺陷，对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点，就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素，达到细化晶粒，使组织均匀化，减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素，会使合金的韧性和时效硬化明显增加，这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn、Cu溶于合金中，增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对Mg-Zn系合金最为有效的晶粒细化元素，在Mg-Zn合金中加入Zr元素会使粗大的晶粒得到细化。这类合金均属于时效强化合金，一般都在固溶+时效或者直接时效的状态下使用，具有较高的抗拉强度和屈服强度[18]。然而，这类合金的不足之处是对显微疏松比较敏感，焊
目录 一、绪论 (2) 1.1铝合金的分类、成分和性能 (2) 1.2铝合金的焊接性特点 (4) 三、纯铝及铝镁合金管道的焊接特点 (5) 四、铝及铝镁合金的焊接方法和材料选用 (5) 4.1铝合金的焊接方法 (5) 4.2铝用焊接材料 (8) 五、铝镁合金管道的施工工艺 (10) 六、铝镁合金管道常见的焊接缺陷及防止措施 (11) 七、参考文献 (12)
一、绪论 铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业部门被广泛地应用。掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等，对正确制定铝合金的焊接工艺，获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。 1.1铝合金的分类、成分和性能 （1）铝合金的分类 铝合金可分为变形铝合金、铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类状态示意见图1-1。铝合金的分类及性能特点见表1-1。
表1.1 铝合金的分类及性能特点 （2）铝合金的性能 铝合金的物理性能见表1.2。 表1.2 铝合金的物理性能
1.2铝合金的焊接性特点 铝合金熔化焊时有如下困难和特点： （1）铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝膜远远超过铝的熔点，这层氧化膜不溶于金属并且妨碍被熔融填充金属润湿。在焊接或钎焊过程中应将氧化膜清除或破坏掉。 （2）熔焊时，铝合金的焊接性首先体现在抗裂性上。在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素可获得不同性能的合金，各种合金元素对铝合金焊接裂纹的影响不同。 （3）铝合金的固态和液态色泽不易区别，焊接操作时难以控制熔池温度。 （4）焊后焊缝易产生气孔，焊接接头区易发生软化。 对铝合金进行焊接，可以用多种不同的焊接方法，表1.3所列的为部分铝合金的相对焊接性。 表1.3 部分铝合金的相对焊接性
镁合金焊接技术的研究及发展 余福庆 （机械学院材料成型及控制工程 201007110） 摘要：镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。介绍了镁合金的物理特性及应用特点。通过对国内焊接的研究现状及成果进行分析，简述了镁合金的应用情况及其焊接特点，介绍了镁合金的钨极氩弧焊，电子束焊及电阻点焊，搅拌摩擦焊，激光焊等常用的几种焊接方法及其研究。总结了各类焊接方法的特点，并指出镁合金焊接研究中存在的问题，并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。 关键词：镁合金焊接研究现状 Research and development of magnesium alloy welding technology Yu Fuqing Mechanical College Material Forming and Control Engineering 201007110 Abstrac：Magnesium alloy has a broad application prospects in the field of aerospace, automotive, electronics, welding technology has become a key technology for restricting its application. The physical properties of magnesium alloy and application characteristics. Through the analysis of the research status and achievements of domestic welding, briefly the application of its welding characteristics of magnesium alloy, magnesium alloy gas tungsten arc welding, electron beam welding and resistance spot welding, friction stir welding, laser welding etc. several commonly used welding method and its research status. Summarizes the characteristics of the
精心整理 铝表面处理工艺 一、选材 1.1铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 1.2电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。 二、工艺类型、效果图、厂家调研 2.1氧化工艺 喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以 克服铝材表面常见的缺陷。详见附录 2.2、喷涂工艺 1、表面处理工艺：机壳漆 机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF963、欧洲标准EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF963、欧洲标准EN71、EN1122。
镁合金在汽车材料上的应用及发展前景 摘要：介绍了镁及镁合金的类型和它们的基本性能，国内外在汽车材料方面对其的应用情况，镁合金在汽车轻量化方面的应用，展望了镁合金在未来的应用前景。 1、镁及镁合金的特性 镁是银白色的金属元素,常温下镁的密度为 g/cm ,约为钢的1/4,铝的2/3。在金属镁中添加其他元素可以形成各种镁合金。镁合金是现在大量使用的工程结构材料中最轻的,其比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。同时,镁合金还具有良好的减振性,在相同载荷下,减振性是铝的100倍、钛合金的 300~500倍。镁合金还具有良好的切削加工性及尺寸稳定性,其耐凹陷性、铸造成型性及表面装饰性俱佳,加之具有易回收利用、导热优良性、抗电磁干扰及屏蔽性能等特点,镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动及风动工具和医疗器械等领域。金属镁主要用于:铝基合金的重要添加元素,用量约占镁的总消耗量的43%左右;制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右;炼钢脱硫约占13%;阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。 当今，钢铁、铝合金和塑料是汽车上使用最多的三大类材料，按重量计算，三类材料占整车比例合计约为80%，其中钢铁约占62%，铝合金和塑料大体相当，均占8%-10%。镁合金在汽车上的应用比例为%，平均重量约5kg，但近几年的增幅却较大。镁的比重为cm3,是铝的2/3，钢的2/9，和塑料相当，是最实用的减重轻金属材料。镁合金也具有比强度、比刚度高等优良性能。正因为如此，镁合金有利于汽车轻量化、有利于节能和减排。据资料介绍：轿车质量每减轻100kg，油耗可降低5%。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2年排放量能减少30%以上。汽车减重可以提高其加速性能；顶部和车门减重，可以降低汽车重心，增强稳定性；前部减重，可以使汽车重心后移，改善操纵性能。 同时，镁的减振系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，有利于减振降噪，选用镁合金作为汽车结构材料能有效降低汽车振动和噪声，受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好，抗电磁干扰性高，使汽车更为安全舒适。 2、常用镁合金类型及其性能 由于交通工具轻量化的推动，世界各国都展开了对镁合金的研究，而限制镁合金发展的一个主要原因是镁合金的高性能——抗蠕变能力和高温疲劳性能较差，因此新材料的研发主要是针对这一问题进行，概括的说主要包括两个方面，一是对现有合金的优化，主要是针对现有的商业镁合金，特别是对AZ、ZK系合金进行改性，通过添加合金元素以期改善合金的高温性能；二是新合金系的开发，主要是指新型Mg-RE系的研发。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有 Mg-Al-Zn-Mn系（Az系列）、Mg-Al- Mn系（AM）和Mg- Al-Si-Mn系（AS）、
文件编号：TP-AR-L7996 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 镁合金加工防火安全(正 式版)
镁合金加工防火安全(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 镁及其合金对氧具有很高的化学亲和力，特别是 在熔化和碎屑、粉尘状态下，更增加了与氧接触表 面，当加热温度达到400℃~430℃以上就有产生燃烧 爆炸的危险。所以： （1）镁及镁合金机械加工主要防火安全要求： 加工时最好与黑色金属加工分开，设在单独的隔离 内：为了避免摩擦发热，避免碎硝粉尘，应尽量选用 大前、后角、大排屑槽的锋利刀具，选用大走刀量和 大切削深度，切削进给结束要立即退刀；不得使用含 水份的冷却液，切屑时应及时清除并存放在指定地 点，不得与其它切屑混在一起；切屑起火可用干砂扑
灭，切不可用水。 （2）镁合金熔化防火安全要求：镁合金熔化不仅容易引起燃烧，而且使用氟化物作熔剂腐蚀相当严重。因此镁合金的熔化，浇铸应在一、二级耐火等级具有特殊抗腐蚀措施的单独厂房，熔化和浇铸地方不准敷设蒸气和水管，用水浸润坩锅应在有防火隔墙的单独房间；熔化镁合金是在溶剂层下进行的。熔剂形成熔融状隔膜，使熔融的镁合金与空气隔离，防止氧化燃烧；在砌炉衬或修炉时，不要使用水玻璃或其它硅酸盐和硅砖，因为万一发生坩锅烧穿时，熔融的镁合金与其作用可能发生爆炸，应保证坩锅制造质量，定期检查和清除氧化皮，如底部厚度减薄超过原有50%应予报废，发现坩锅外壁有干枯熔剂，即表明已有渗漏，应报废；坩锅开始有渗漏现象，即发现炉膛内产生白烟，应立即停止加温查明原因，如烟雾急剧
镁合金焊接技术研究进展 摘要：针对镁合金焊接的特点及存在的问题，介绍了镁合金钨极惰性气体保护焊、、电子束焊、激光焊、搅拌摩擦焊的焊接特点及其现在的研究状况，对镁合金焊接技术的发展进行了展望。 关键词：镁合金，焊接技术，未来展望 Research progress on Welding Technology of Magnesium Alloy Wu Dan Jiangsu University of technology 12110114 Abstract: Aiming at the characteristics of magnesium alloys welding and the existing problems, the welding methods are introduced such as tungsten inert gas welding, metal inert gas welding, electron beam welding and friction stir welding. At the end, the development trend of magnesium alloy welding is viewed. Key words：magnesium alloy; welding technology; future development 0前言 镁合金的密度比纯镁稍高，在1.75~1.90g/cm3之间。镁合金作为最轻的金属结构材料，具有良好的生物兼容性，优异的工艺性能和耐腐蚀性能，且具有高比强度、比刚度和优异的导热、减震、电磁屏蔽等性能，在减重和节能方面具有独特的优势，近年来开始替代铝材和钢铁，在交通工具、电子通讯、民用家电、航空航天、国防军工等领域广泛应用，是当今世界发展最快的轻合金，被誉为“21 世纪绿色工程材料”。［1－6］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。但应用现状还不容乐观，主要受制于如下原因：（1）镁合金塑性较差，挤压、轧制性能不好，大多数镁合金零件局限于压铸这一单一的成型方式；（2）用作结构材料时，镁合金因为其特殊的热、电性能及易氧化的特点很难突破焊接性差这一瓶颈；（3）镁合金耐蚀性能较差，尤其是传统的焊接方法引起的焊后残余应力大，应力腐蚀开裂敏感。针对以上问题，国内外对此进行了大量探索研究，镁合金塑性加工成形及镁合金焊接成形是其研究的重点之一。目前镁合金焊接技术已成为了一个世界性的技术问题，各国都在这一领域投入了大量的人力、财力、物力。我国做为镁资源最丰富的国家，总储量是世界总储量的22.5%；因此，镁合金焊接研究已成为我国镁合金深加工的重要方向之一。本文根据国内外研究现状，综述了氩弧焊焊接工艺及特点，介绍了几种先进焊接方法。[7] 本文分析了各种焊接方法对镁合金的适用性，对国内外镁合金焊接技术的研究进行了介绍。 1镁合金的性能 镁合金是一种能够满足各种行业需求、发展前景可观的轻质材料, 与铝和钢相比, 镁合金材料具有以下特点[8- 12] : 1) 密度小镁的密度大约是1700kg / m3,是铝的2 /3, 是铁的1 /4。它是
二氧化碳气体保护焊焊接工艺及应用
二氧化碳气体保护焊焊接 工艺及应用 广西送变电建设公司铁塔厂
2、T形接头角焊缝试验 ①材料Q235-A，300m m×125m m×10m m，2块，不开坡口，单道焊。 ②焊接方法及焊接材料焊条电弧焊,E4303，Φ3.2mm；CO2气保焊、富氩气保焊，焊丝ER50-6，Φ1.2mm；富氩气：80%Ar+20% CO2。 ③检验内容外观检查，切取5个截面进行金相宏观检查。要求断面无裂纹，无未焊透，无未熔合缺陷。 3、T形接头角焊缝成形、飞溅试验试验条件同2.2，通过对比试验对CO2气保焊、富氩气保焊进行外观成形及飞溅大小进行评定。 焊接试验结果分析 ①从对接接头焊缝力学性能试验可知，3种焊接方法的焊接接头外观检查符合要求，RT检验均高于E级合格，焊接接头的抗拉强度以富氩气保焊最高，CO2气保焊次之，焊条电弧焊最低，这是因为富氩气保焊氧化性较少，合金元素烧损较少所致，但它们均高于母材规定的最小值。按规定的弯曲角，每个试件面弯、背弯各2个，弯曲试验合格。这说明3种焊接方法及焊接工艺的焊接接头力学性能试验合格。但富氩气保焊、CO2气保焊坡口角度较少，钝边较大，比焊条电弧生产率高，节省材料，成本低，焊接变形少。这是因为气体保护焊焊丝较细，电流密度大，熔深大，电弧穿透力强，易焊透所致。 ②从T形接头角焊缝试验可知，3种焊接方法的熔深大小分别为：富氩气保焊熔深略大于CO2气保焊，大于焊条电弧焊，每个试件的5个断面根部均未出现裂纹、未熔合、未焊透缺陷，宏观金相检验合格。
③从T形接头角焊缝飞溅、成形试验可知，富氩气保焊的飞溅较小，最大飞溅颗粒直径大小为Φ1.5mm～Φ2mm，CO2气保焊飞溅稍大，最大飞溅颗粒直径为Φ3mm～Φ4mm；富氩气保焊焊缝表面较CO2焊波纹细密，成形美观。 综上所述：三种焊接方法及焊接工艺均能满足力学性能要求及宏观金相要求。但CO2气保焊、富氩气保焊，焊丝较细，电流密度大，热量集中，电弧穿透力强，熔深大，可以减少坡口角度，增加钝边厚度，节省材料，提高劳动生率，降低焊接应力与变形。富氩气保焊较CO2气保焊成形美观，飞溅小，但成本较高。所以除了对极少数外观要求较高的焊缝采用富氩气保焊外，其余均采用CO2气保焊。 三、焊接工艺 1、焊前准备 ①清除待焊部位及两侧10～20mm范围内的油污、锈迹等污物，并在焊件表面涂上一层飞溅防粘济，在喷嘴上涂一层喷嘴防堵济。 ②将CO2气瓶倒置1～2h，使水分下沉，每隔0.5h放水1次，放2～3次。 ③根据焊接工艺试验编制焊接工艺。焊丝ER5026，Φ1.0mm，Φ 1.2mm，焊机KRII350。 ④采用左焊法。 四、焊接操作工艺 1、对接焊缝操作工艺 ①由于CO2气保焊熔深大，在板厚小于12mm时均可用工形坡口（不
镁合金焊接技术研究 2010年02月25日 0 前言 近10年来，由于受到能源节约以及环境保护的巨大推动，镁合金及其焊接技术的发展比任何时期都快，从焊接方法、焊接材料到焊接设备等方面都不断有新的突破，为镁合金焊接生产向优质、高效、低成本的方向发展提供了前所未有的良好条件，并大大促进了镁合金的产业化进程。 镁合金由于其自身的物理化学特点，导致其焊接有很大困难，满意的焊接质量不易获得。镁合金的结晶温度区大，易于产生热裂纹；镁的沸点低，温度进一步升高后，其蒸气压比在相同温度下的铝合金要高4-5倍，因而焊接时温度一旦过高，镁会气化，产生爆炸形成飞溅；镁对氧的亲和力大，其氧化物密度较大，而容易形成夹杂；镁在接近熔化温度时，能与空气中的氮强烈化合生成脆性的镁的氮化物，显著降低接头力学性能；因此，实现镁合金优质焊接是比较困难的，在焊接时容易产生裂纹、气孔、飞溅等缺陷。但是由于工业的迫切需要，许多科学工作者做出了很大的努力，并取得了一些重要成果。 本文介绍大连理工大学近年来开展的镁合金同种及其与异质材料的焊接研究工作，并展望了镁合金焊接技术在镁合金新型结构件产品上的应用。 1 激光焊接技术 1.1同种镁合金的激光焊接 激光焊接作为一种先进的连接技术，具有速度快、线能量低、焊后变形小、接头强度高等优点，得到了人们极大的关注。采用脉冲YAG激光对AZ31B变形镁合金进行对接焊，结果表明，镁合金激光焊焊缝变形小，成型美观，无裂纹等表面缺陷、背面熔透均匀，如图1所示。焊接接头热影响区不明显，无晶粒长大现象；焊缝区由细小的等轴晶组成，如图2所示。在本试验条件下，接头的抗拉强度可达母材的95%以上，实现了镁合金的良好连接。研究表明，激光焊接对焊接工艺参数要求严格，同时镁合金激光焊接过程中易出现裂纹、气孔、热影响区脆化和激光能量吸收率低等系列问题。 图1 激光焊焊缝表面形貌图2 镁合金激光焊接接头组织 1.2镁合金与铝合金的激光焊接 镁铝异种金属可以通过真空扩散焊、爆炸焊、搅拌摩擦焊等方法实现一定程度的连接，但其结合强度并不理想。造成这种结果的主要原因是两种材料焊接时在熔池内部形成了高硬度高脆性的金属间化合物。 SiC颗粒在铸造领域常常与镁、铝合金结合形成复合材料，可以细化材料的微观组织并且全面地提高机械性能；其在表面熔覆的工艺中也经常得到应用。针对SiC的性质及其在镁、铝复合材料中应
浅谈镁合金材料的热处理方法 摘要：镁在地壳中的含量很高，但由于纯镁的抗拉强度和硬度很低，所以在生产生活中一般通过加入合金元素，与镁形成固溶体进而提高其力学性能。除此以外镁合金还可进行热处理，主要包括T2、T4、T5、T6 等热处理方法，改善合金使用性能和工艺性能、发挥材料潜力的一种有效的方法。镁合金热处理的目的是在不同程度上改善它的力学性能，比如抗拉强度、屈服强度、硬度、塑性、冲击韧性和伸长率等。 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一，在地壳中是第八丰富的元素，约占地球壳层质量的1.93%。其在海洋质量含量为0.13% 。镁的抗拉强度和硬度很低。一般通过加入合金元素，与镁形成固溶体，或是在固溶体中加入一定数量的过剩强化相来强化合金，即固溶强化和第二相强化[1] 。除此加入合金元素外还可以通过热处理来提高 镁合金的性能[2] 。热处理是改善合金使用性能和工艺性能、发挥材料潜力的一种有效的方法。镁合金热处理的目的是在不同程度上改善它的力学性能，比如抗拉强度、屈服强度、硬度、塑性、冲击韧性和伸长率等。其热处理方法有以下几类：T1—部分固溶加自然时效；T2 —铸后退火；T3—固溶加冷加工；T4 —固溶处理；T5—人工时效；T6—固溶处理加人工时效；T7 —固溶处理加稳定化处理；T8 —固溶处理、冷加工加人工时效。其中最常用的为T2 、T4、T5、T6 热处理方法。 关键词：镁合金热处理材料成型 一、T2 、T 4、T 5、T 6 热处理方法 1 T 2 处理 又称均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭中的残余应力。凝固过程中模具的约束、热处理后冷却不均匀或者淬火引起的收缩等都会导致镁合金铸件中出现残余应力。此外，机加工过程中也会产生残余应力，所以在最终机加工前最好进行中间去应力退火处理。 2 T4 处理[3] T4即固溶处理后进行自然时效。镁合金中合金元素固溶到A—Mg 基体中形成固溶体时，镁合金的强度、硬度会得到提高，称为固溶强化，而这个过程就称为固溶处理。加热温度越高，镁合金中强化相和合金元素溶解得也就越充分，固溶处理后的力学性能也就越高。固溶过程中，保温时间与加热温度相互关联的，加热温度越高，保温时间就相对越短。然而加热温度过高或者保温