金属焊接性基础 教学课件 ppt 作者 孟庆森 主编 张柯柯 副主编第6章 铝 镁及其合金的焊接.ppt

6.2 镁及镁合金的焊接 随着机械制造、航空航天、汽车工业的发展以及石油化工、电信、原子能及空间技术等新型工业的崛起，镁及镁合金的需求量日益增加，成为国民经济发展的重要基础原材料之一，在国民经济中占有重要的地位，是当今材料科学研究的重点方向之一。 镁合金是目前应用最广泛的合金，是理想的环保、节能材料，符合可持续发展的要求，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料，并将成为21世纪重要的商用轻质材料。 6.2.1 镁及镁合金的特性及分类 6.2.1.1 镁及镁合金的特性 镁具有良好的物理性能 除了比重低，镁还有很多其它的良好的物理特性，使之在汽车结构材料应用中，有时比铝和塑料更有应用价值。 镁物理性能的主要优点是 比铝高30倍的减振性能 比塑料高200倍的导热性能 热膨胀性能只有塑料的1/2。 镁的力学性能 镁合金的比强度明显高于铝合金和刚，比刚度接近铝合金 镁合金刚度比工程塑料要高得多 耐磨性能比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380 减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金 镁合金在受到外力作用时容易产生大的变形，使得受力构件分布更为均匀。 在一定场合下，除有利于避免过高地应力集中外，在弹性范围内，当受冲击载荷时，所吸收的能量比铝大一半 镁还具有较高的机械性能。镁的延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金 6.2.1.1 镁及镁合金的特性 表6-8 镁的物理性质 0.443 20 ℃ 杨氏模量 /1011Pa 4.2 20 ℃ 电阻率 /10-8Ω·m 167 20 ℃ 热传导率 /W·(m·K)-1 26.1 20~100 ℃ 热膨胀率 /10-6·K-1 1778 20 ℃ 热容量 /J·(m3·K)-1 1022 20 ℃ 比热 /J·(kg·K)-1 559 熔点 表面张力 /N·m-1 1107 -- 沸点 /℃ 651 -- 熔点 /℃ 1.74 20 ℃ 密度 /g·cm-3 镁 温度范围 物理参数 6.2.1.1 镁及镁合金的特性 镁的加工性能 镁合金具有良好的铸造性和尺寸加工稳定性，镁与铁的反应性很低，压铸时压铸模的熔损少，使得铸模的使用寿命提高 镁在单位容量下的热焓低，其压铸速度比铝高，且镁铸件的铸造和加工精度高，可以进行高速机械加工，生产效率高，成本低，用于汽车工业的大批量生产 镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件 镁合金具有优良的切削加工性能，其切削速度。远远高于其他金属 镁合金不需要磨削和抛光，可以得到光洁的表面 镁合金铸件在受冲击和摩擦时不会起火化 6.2.1.1 镁及镁合金的特性 良好的阻尼系数，吸震性好，有利于减震和降低噪音 很好的抗电磁干扰性，屏蔽性能 化学活性高，耐腐蚀性差，在酸性和氯气环境下易腐蚀，在与其他金属材料接触并有电解液存在时镁合金会产生点腐蚀，在做零部件应用试也要注意其应力腐蚀。 6.2.1.1 镁及镁合金的特性 6.2.1.2 镁的合金化 铝 与镁形成有限固溶体，极限固溶度为12.7 %，随温度的降低显著减少，在室温的固溶度位2.0%左右。 其熔点与镁相近，易于熔炼，密度也较小，因此加入铝后合金的密度增加不大，而且单位重量的原子数多，强化效果好。铝是镁合金最主要的合金元素之一。 合金中铝含量一般不超过10 %，在铸造铝合金中铝含量控制在7 %~9 %，变形镁合金中铝含量一般控制在3 %~5 %。铝含量越高，耐蚀性越好，但应力腐蚀敏感性随铝含量的增加而增加 钙 少量的钙能够减少熔炼和热处理过程中的氧化。 在合金浇注前加入，可明显增加合金熔融状态下及后续热处理过程中的抗氧化作用 细化Mg-Al合金显微组织，提高镁合金的蠕变抗性，并可提高镁板的可扎制性。 锌 锌的熔点较低，具有与镁相同的晶体结构。锌在镁中的固溶度为6.2 %，除了固溶强化作用外，时效硬化也是很有效的。 少量锌使固溶体强化，并略提高耐蚀性，锌含量大于2.5 %时对防腐蚀性能有负面影响，使铸造工艺性变差，原则上锌含量一般控制在2 %以下。 锌还可以提高铸件的抗蠕变性能，但会提高应力腐蚀的敏感性，明显提高了镁合金的疲劳极限。 6.2.1.2 镁的合金化 6.2.1.2 镁的合金化 锰 锰可以提高镁合金的抗拉强度，但降低塑性。 在镁合金中加入1.5 %~2.5 %（质量分数）的锰的目的是改善合金的抗应力腐蚀倾向，从而提高合金的耐腐蚀性能和改善合金的焊接性能。 锰略微提高合金的熔点，在含铝的镁合金中可形成MgFeMn化合物，可提高镁合金的耐热性。 通常有意加入一定的合金元素Mn来去除Fe。 锆 锆可细化晶粒，减少热裂倾向，提高合金的力学性能和耐热性能，在镁合金中添加0.5 %~0.8 %（质量分数）的锆，其细化效果最好。 稀土元素 稀土元素可以显著提高镁合金的