1、 绪 论 随着工业技术的发展，对汽车、摩托车、飞机的性能要求越来越高，降低结构重量成为提高性能的重要措施。镁及其镁合金具有比重轻，比强度高，重复利用性强等优点被誉为 二十 一世纪最有发展潜力的基础材料之一。 我国镁资源 储备位居世 界第 一 ，同时也是界上最大的镁生产国和出口国。日前我国已 占全球镁生产能力的 3 4，产量的 1 2。但镁合金应用开发严重滞后， 80以上作为初级原料低价 出 口，造成我国镁资源的极大浪费。随着我国加入世贸组织以及国际产业结构的调整，发展镁合金产业正 面 临重大的历史机遇与挑战。加快镁合金应用与产品制备 核心技术的开发， 将 成为我 国制 造并 抢占相关领域技术制
2、高点， 形成具有国际竞争力的新产业群 体，并 起到至关重要的作用。材料的发展， 离 不开连接问题。良好的连接是简化产品设计、降低产品成本的有效措施之一，连结技术的发展程度将直接影响镁合金的广泛应用。 镁合金焊接方向，国内外的 研究主要集中在氩弧焊、激光束 。由于镁合金具有熔点低， 导热率高，线膨胀系数高，表向张力小等特点，氩弧焊等传统的焊接技术在高技术制造领域所占的比重日趋减少。而激光焊接具有速度高，接头质量好等优点，得到了实际应 用，但激光焊接设备投资和维护的 本高， 能量利用率低 (尤其对铝、镁等具有高反射率的材料 )，焊接时对被焊工件的组对 间隙 及位置精度要求很高，广泛应用受到了很大的
3、限制。 根据现有焊接工艺存在的优缺点，大连理工大学首次提出采用激光一电弧复合热源焊接镁合金工艺。实验发现，新工艺不仅综合了氩弧焊和激光焊两种焊接工艺的优点，克服两者存在的不足，还能显著增大焊接熔深、提高焊接质量，是一种很有发展前途的焊接工艺。 本文对比分析镁合金氩弧焊、激光焊及激光一氩弧复合热源焊焊缝成犁、接头组织和力学性能，探索高效、优质的镁合金焊接工艺，为镁合金的广泛应用提供技术 支撑。 材料介绍 众所周知，由于镁和镁合金的焊接性能不好，所以 ， 近年来， 分别采用钨极氩弧焊、激光焊、激光一氩弧复合热源焊接 ，使其 变形 成 镁合金 AZ 31B，系统分析焊接接头的组织及性能。结果发现，氩
4、弧焊的焊缝表面成型较好，但接头深宽比小、热影响区宽且组织晶粒粗大，试样的抗拉强度较低；激光焊接头深宽比大、几乎不存在热影区、组织晶粒细小、基本无焊接变形，试样的抗拉强度较高；激光一氩弧复合热源焊接技术焊缝的表面成型接近氩弧 1 焊，其深宽比及组织晶粒度接近于激光焊， 且焊接变形小，接头强度抗拉强度接近母材。激光一氩弧复合热源焊接技术充分利用了激光和电弧相互作用的优势，克服了二者的不足，无论是在接头质量，还是在生产效率上都具有明显的优势，是一种高质高效的镁合金焊接工艺。 4 激光焊接技术 4.1 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
5、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 4.2 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
