镁合金特性

镁合金的特点

1.重量轻——镁合金比重在所有结构用合金中属于轻者，它的比重为铝合金的68%，锌合金的27%，钢铁的23%，它除了做3C产品的外壳，内部结构件外，还是汽车、飞机等零件的优秀材料

2.比强度、比刚度高——镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍

3.耐振动性好——在相同载荷下，减震性是铝的100倍，钛合金的300~500倍

4.电磁屏蔽性佳——3C产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰

5.散热性好——一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者

6.质感佳——镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感

7.可回收性好——只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用

8.稳定的资源提供——镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分

镁及镁合金的焊接性

⑴粗晶镁的熔点仅为651℃ ，导热快，焊接时要用大功率热源，所以焊缝及热影响区金属易产生过热和晶粒长大。

⑵氧化和蒸发镁的氧化性极强，在焊接高温下，易形成氧化镁（MgO），MgO 熔点高达2500℃ ，且密度大（ 3.2g /cm3），在熔池中易形成细小片状的固态夹渣。在高温下，镁还容易和空气中的氮化合成镁的氮化物，使接头性能变坏。镁的沸点不高，仅为1100℃ ，因此在电弧高温下很易蒸发。

⑶热应力镁及镁合金的线膨胀系数约为钢的2倍（铝的1.2倍），所以焊接时产生较大的热应力，增加产生裂纹的倾向和加大焊件变形。

⑷热裂纹镁容易和一些合金元素如Cu、Al、Ni等形成低熔点共晶（如Mg-Cu 共晶熔点为480℃ ，Mg-Al共晶熔点为430℃ ，Mg-Ni共晶熔点为508℃ ）所以热裂纹倾向较大。

⑸气孔氢在镁中的溶解度随着温度的降低而急剧减少，因此焊缝中易产生气孔。

镁及镁合金的焊前准备工作

⑴选用焊丝常用与母材化学成分相同的材料，但在焊接镁-锰系合金MB8时，为减少裂纹倾向，应选用MB3焊丝。

焊丝在使用前，表面必须清理，清理方法有机械法及化学法两种：机械法是用刀具或刷子去除表面氧化皮；化学法是将焊丝浸入到质量分数为20%～25%的硝酸溶液中，浸蚀2min，然后在50～90℃的热水中进行冲洗，再干燥。清理后的焊丝最好能在当天用完。

⑵清理工件表面为了防止腐蚀，镁合金均需进行氧化处理，使其表面有一层铬酸盐填充的氧化膜，这层氧化膜是焊接时的重大障碍，焊前必须彻底清除，清理方法有机械法和化学法两种。机械法是用刮刀或ф0.15～ф 0.25mm 直径的不锈钢丝刷从正、反面将焊缝区25～30mm内杂物及氧化膜除掉。板厚小于 1mm 时，焊口背面的氧化膜可不必清除，以防止产生烧穿、塌陷等现象。化学法包括

表面脱脂、碱浸蚀和进行中和处理等工序

镁合金在汽车工业中的应用

随着镁合金熔炼和制造技术的不断进步，冶炼技术成熟，杂质含量较低，耐腐蚀性提高，使其在汽车工业领域中获得了较快的发展。镁合金在汽车上的应用，主要取代铸铁、铝合金、塑料和钢制冲压焊装组合件，多以压铸件为主。随着现代汽车节能降耗要求的不断增强，安全和环保法规日趋严格，轻量化的需求也变得更为迫切。节能降耗成为汽车新产品开发的难点和重点，轻质材料的应用成为减重节能的重要手段。镁合金作为工业用材中最轻的金属材料，在汽车上的应用也越来越广泛。如何把握好镁合金的特点，新产品的研究和应用，是汽车轻量化设计和节能降耗的重要课题。

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0.3%，平均重量约5kg，但近几年的增幅却较大。镁的比重为1.74g/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。

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）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n(ZK)、Mg-Zn-RE系（ZE）等合金。

世界上镁合金用于交通工具，虽然有80年的发展史，但因为其材料的耐腐蚀性差，生产工艺和材料成本较高等因素，使得镁合金在汽车上的应用较慢。近年来随着镁合金熔炼和制造技术的不断进步，冶炼技术成熟，杂质含量较低，耐腐蚀性提高，使其在汽车工业领域中获得了较快的发展。镁合金在汽车上的应用，主要取代铸铁、铝合金、塑料和钢制冲压焊装组合件，多以压铸件为主。在欧洲市场上，汽车上有60多种零部件可以采用镁合金。汽车用镁合金压铸件正在以年均25%的速度增加；虽然目前全世界所有汽车的镁合金平均用量只有2.3kg，但是汽车用镁合金量正在以年均20%的速度上升。北美正在使用和研制的镁合金汽车零部件有100多种，是世界上汽车用镁合金含量最大的地区，单车用镁合金5.8kg-26.3kg。日本汽车业在越来越多的零部件上采用煤合金。日本大多数生产手动变速汽车的企业也在想尽办法应用镁合金变速杆，采用镁合金坐椅架的车种在不断增加。另外，镁合金变速箱壳体、仪表板骨架、车门内框、车扶手也将在

日本生产的汽车上得到广泛应用。据中国有色金属工业协会镁业分统计，2006年，中国生产原镁52.6万t、镁合金21.1万t，中国已是目前世界上最大的镁和镁合金生产国和出口国。2007年1-10月份中国的镁合金产量达53万t。而中国载货车和轿车对镁合金的需求量：2005年达4.785万t，2010年可望达6.13万t，2015年预计可达6.9万t，2020年将可达7.56万t。需要说明的是，由于受到国际各种金属材料的影响，钢材价格的上升，使镁合金成本方面的劣势进一步减小，镁合金的综合优势进一步明显。因此，对于盛产镁合金资源的中国来说，中高档轿车采用镁合金制作汽车零件也就更加彰显其优势了。中国的汽车工业也应积极开展镁合金在汽车上的研究，组成以汽车集团为首的镁合金材料的应用实体，不断建立和完善镁合金材料的系列产品以及产品标准体系，反过来推动镁合金工业的。

世界各大汽车公司都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。福特汽车公司计划在今后20年内将每辆汽车的镁合金用量提高到113kg。

中国的汽车工业也应积极开展镁合金在汽车上的研究，组成以汽车集团为首的镁合金材料的应用实体，不断建立和完善镁合金材料的系列产品以及产品标准体系，反过来推动镁合金工业的发展，使我国的汽车用镁超过发达工业国家。MIG焊的特点

（一）MIG焊（惰性气体保护金属极电弧焊）英文:metal inert-gas welding

MIG焊接除用金属丝代替焊炬内的钨电极外。其它和TIG焊一样。因此，焊丝由电弧熔化，送入焊接区。电力驱动辊按照焊接所需从线轴把焊丝送入焊炬。

热源也是直流电弧，但极性和TIG焊接时所用的正好相反。所用保护气体也不同，要在氩气内加入l%氧气，来改善电弧的稳定性。

在基本工艺上也有些不同，例如，喷射传递、脉动喷射、球状传递和短路传递。

脉冲MIG焊

脉冲MIG焊是利用脉冲电流取代通常的脉动直流的MIG焊方法。

由于采用脉冲电流，脉冲MIG焊的电弧是脉冲式的，与通常的连续电流（脉动直流）焊接相比:

1、焊接参数调节范围更宽；

如平均电流小于喷射过渡的下临界电流I0，只要脉冲峰值电流大于

I0 ，仍然可以获得喷射过渡。

2、可方便、精确控制电弧能量；

不仅脉冲或基值电流大小可调，而且其持续时间可以10-2 S为单位调节。

3、薄板及全位置、打底焊能力优越。

熔池仅在脉冲电流时间内熔化，在基值电流时间内可得到冷却结晶。与连续电流的焊接相比，在熔深相同的前提下，平均电流（对焊缝的热输入）更小。

MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)

使用熔化电极，以外加气体作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为熔化极气体保护电弧焊。用实芯焊丝的惰性气体（Ar或He）保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊。

(二)MIG焊原理

和TIG焊不同，MIG（MAG）焊采用可熔化的焊丝作为电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属。焊接过程中，保护气体-氩气通过焊枪喷嘴连续输送到焊接区，使电弧、熔池及其附近的母材金属免受周围空气的有害作用。焊丝不断熔化应以熔滴形式过渡到焊池中，与熔化的母材金属熔合、冷凝后形成焊缝金属。

MIG焊特点

1.和TIG焊一样，它几乎可以焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料。焊接过程中几乎没有氧化烧损，只有少量的蒸发损失，冶金过程比较简单。

2.劳动生产率高

3.MIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属是有良好的阴极雾化作用，可有效的去除氧化膜，提高了接头的焊接质量。

4.不采用钨极，成本比TIG焊低；有可能取代TIG焊。

5.MIG焊焊接铝及铝合金时，可以采用亚射流熔滴过渡方式提高焊接接头的质量。

6.由于氩气为惰性气体，不与任何物质发生化学反应，所以对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔，焊前必须仔细清理焊丝和工件。

（三）MIG焊熔滴过渡

熔滴过渡时指在电弧热作用下，焊丝或焊条端部的熔化金属形成熔滴，受到各种力的作用从焊丝端部脱离并过渡到焊池的全过程。它和焊接过程稳定性、焊缝成形、飞溅大小等有直接关系。

影响熔滴过渡的力

焊丝端部熔化金属形成的熔滴受到各种力的作用，各种力对通敌过渡的影响是不同的。

1.重力：平焊位置，重力方向和熔滴过渡的方向相同，促进过渡；仰焊位置，阻碍熔滴过渡

2.表面张力：时在焊丝端头上保持熔滴的主要作用力，焊丝越细，熔滴越容易过渡。

3.电磁力：导体本身磁场所产生的力称为电磁力，它的轴向分力总是有小截面向大截面扩展。熔化极电弧焊，电流通过焊丝-熔滴-电极斑点，导体的截面时变化的，电磁力的方向也在变化。同时，斑点处电流密度很高，将使金属强烈的蒸发，也会对熔滴金属表面产生很大的反作用力。电磁力对熔滴过渡的影响决定于电弧形态。

4.等离子流力：在电磁力的收缩作用下，电弧等离子体在电弧轴线方向产生的流体静压力，其大小与弧柱截面积成反比，即从焊丝末端向熔池表面逐渐减小，它是促进熔滴过渡的有利因素。

5.斑点压力

MIG焊的熔滴过渡特点

MIG焊和MAG焊时，熔滴过渡主要采用短路过渡和射流过渡，其中短路焊接用于薄板高速焊接和全位置焊，射流过渡用于中、厚版的水平对接和角焊。

MIG焊时，基本上都采用直流反接。因为反接时刻实现细射流过渡，而正接时是正离子撞击熔滴，产生很大的斑点压力阻碍熔滴过渡，使得正接时基本上都是不规则的滴状过渡。MIG焊不适用交流电，因为在每一个半周上焊丝的熔化情况不相等。

采用MIG焊焊接铝和铝合金时，由于铝容易氧化，所以为保证保护效果，焊接时弧长不能太长，因而我们就不能采用电流大、弧长长的射流过渡方式。如果选择的电流大于临界电流，而弧长控制在射流过渡和短路过渡之间，就会形成亚射流过渡。

材料成型2班

刘彦强

12号