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铝/镁异种合金焊接的特点和研究现状

时间:2019-03-17 21:12来源:毕业论文
铝/镁合金的焊接特点铝合金的密度较小,熔点较低,铝的表层呈现出银白色的光泽,材质较软,可塑性较好,化学活性较强,在空气中表面就生成致密的氧化膜,此氧化膜对金属有保护

铝/镁合金的焊接特点铝合金的密度较小,熔点较低,铝的表层呈现出银白色的光泽,材质较软,可塑性较好,化学活性较强,在空气中表面就生成致密的氧化膜,此氧化膜对金属有保护作用,抗腐蚀性能较好;具有良好的力学性能及可回收、易于加工等优点[13]。而对于迅速发展的现代社会,铝合金已不能完全满足现代技术对材料的要求,相比于铝合金,镁合金是更适应现代技术对材料要求的一种有色金属,它的密度比铝低,熔点也要低于铝合金,其自身的晶格结构为面心立方,使它具有较高的比强度和比刚度,由于晶体的致密度较高,使它具有较好的抗震性能,能够承受较大的冲击载荷[14]。在国防、航空航天、汽车和电子等工业部门镁合金得到广泛应用,对于汽车来讲,对比其他材料使用1kg的镁合金,在材料寿命期内都可减少30kg的尾气排放[15]。然而由于镁合金自身的性质限制,须与其他材料结合的条件下使用,所以需要努力实现铝/镁异种合金间的焊接连接。使用搅拌摩擦焊技术来焊接镁/铝异种合金,可以解决焊接镁/铝异种合金的问题,增强搅拌摩擦焊工艺对于焊接异种材料的适应性。同时通过对同一种金属的搅拌摩擦焊的研究,可以加快学习和了解搅拌摩擦焊的过程和机理。更为重要的是促进镁合金和铝合金的交叉工业应用[16]。
     铝/镁复合结构件具备密度小、比强度较高的特点,在结构件强度不下降的同时,结构件的重量被大大减轻,铝/镁复合结完成轻量化的目标,能源消耗量降低,可以取得良好的经济效益,在今后的发展中拥有较大的优势。33865

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由于Al/Mg焊接得到的接头质量较差,需要对铝/镁异种金属的焊接特点分析。表1.1描述了铝和镁两种金属的相关物理性质,对比二者的物理性质可以看出:二者都具有较大的线膨胀系数,在焊接时容易产生形变。这些因素均会导致在焊接铝/镁异种金属时将很难得到质量优良的焊缝。如图1.3所示为Mg-Al的二元相图,通过分析可知凝固的中间成分中存在Mg2Al3、Mg17Al12等金属间化合物,这些金属间化合物属于脆性物质,极易引发材料焊缝的断裂。因此在铝/镁异种金属焊接的过程中也极易形成此类金属间化合物。论文网
表1.1 镁和铝金属的相关物理性质对照表
金属名称    铝    镁
密度g/cm3    2.7    1.74
熔点℃    660    650
比热容(0~500℃)J/Kg.K    660    650
热导率W/m.K    207    145
线膨胀系数(0~100℃)10-6K    23.8    25.8
结晶时体积收缩率    6.5~6.6    3.97~4.2
原子半径10-10m    1.43    1.364
晶格类型    面心立方    密排六方
晶格常数10-10m    a=4.406    a=3.2094,b=5.2105
 Mg-Al二元相图
 综上所述,铝/镁异种金属的焊接特点集中体现在如下几个方面[17]:
1)铝合金和镁合金都容易被氧化;
    2)铝合金和镁合金处于液态时的溶解度很小;
    3)铝/镁异种金属在焊接时焊缝区容易形成Mg/Al金属间化合物,使焊缝区脆性增加.
    4)铝合金和镁合金都能溶解一定量的气体,熔池在凝固过程中氢来不及逸出使焊缝区产生气孔。 源自$六l维,论:文w网)加7位QQ3249^114 www.lwfree.cn
2  铝/镁异种合金焊接的研究现状
    目前铝/镁异种金属的衔接的研究主要是经过改变焊接所运用的方法,改变焊接过程中使用的工艺参数如电流、电压、焊接速度等方面,从而研究不同的条件下的焊接接头的综合性能。固相焊和熔焊的连接方式可以作为铝/镁异种金属的连接方法。 铝/镁异种合金焊接的特点和研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190317/31164.html
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