镁合金气体保护焊工艺研究+文献综述(2)
3.4 镁合金焊接存在问题 21
3.5 本章小结 22
4 AZ31B镁合金焊接接头的组织和性能分析 23
4.1 金相试样的制备 23
4.2 焊接接头宏观金相 23
4.3 焊接接头的微观组织 25
4.4 焊接接头的力学性能 27
4.4.1 焊接接头的抗拉强度 27
4.4.2 焊接接头的显微硬度 29
4.5 本章小结 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 绪论
1.1 镁及镁合金概述
1.1.1 纯镁及镁合金
镁是一种具有银白色光泽和延展性的金属元素。镁元素位于化学周期表中第三周期第二主族位置，原子序数为12，相对原子质量为24.32。镁的电子结构为1s22s22P63S2，化合价为-2价，电离能为7.646eV。镁的晶体结构为密排吹冰方，原子半径为1.72A，离子半径为0.66(-2)Å，共价半径为1.36A。镁的密度为1.7389/cm3，熔点650℃，沸点117O℃。
近年来，随着节能环保观念的日益增强，镁及其合金的用途不断扩大，除应用于航空航天和汽车工业领域外，还广泛应用于电子产品、家用电器、医疗、休闲用品和运动器械等领域。
纯镁的优点很多，但力学性能较差，其应用受到很大的限制。通过在纯镁中加入合金元素可形成多种镁合金，显著改善了镁的物理、化学和力学性能[1]。镁合金能够满足多种行业需求、是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: 密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。
1.1.2 镁合金分类和牌号
(1) 镁合金的分类
一般来说镁合金分类依据有三种：合金化学成分，成形工艺和是否含锆[2]。
按化学成分，镁合金主要划分为Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Zr、Mg-Th、Mg-Ag和Mg-Li等 二元系，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE-Zr、Mg-Zn-Zr等三元系及其他多组元系镁合金。
按成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大差异。
铝、锆为镁合金中的主要合金化元素。根据是否含铝，镁合金可划分为含铝镁合金和无铝镁合金两类。由于大多数镁合金不含铝而含锆，从而市售镁合金系也可按是否含锆划分为无锆镁合金和含锆镁合金两大类。锆对镁合金具有强烈的细化晶粒作用。
(2) 镁合金的牌号
镁合金金牌号是指镁合金所对应的牌号，主要是为了识别镁合金的产品表示。镁合金牌号的标记方法有多种，如美国的ASTM标准、英国的BS标准、德国的DIN取标准、日本的JIS标准、法国的NF标准以及俄罗斯的ГОСТ标准，随着中国相关加工业和制造业的发展，中国的自有的镁合金牌号也将成为世界上具有广泛影响力的镁合金牌号之一。
目前，国际上没有统一的镁合金编号体系，人们习惯于采用美国美国试验材料协会(ASTM)使用的方法[3]来标记镁合金。
ASTM命名法规定镁合金的名称由字母(两个)-数字(两个)-字母三部分组成。第一部分由两种主要合金元素的代码组成，按含量高低顺序排列（元素代码见表1-1）。第二部分由这两种元素的质量分数组成，按元素代码顺序排列。第三部分由指定的字母A、B和C等组成，表示合金发展的不同阶段。大多数情况下，该字母表征合金的纯度，区分具有相同名称、不同化学组成的合金。“X”表示该合金仍是实验性的。例如：AZ91D是一种含铝约9mass.%，锌约1mass.%的镁合金，是第四种登记的具有这种标准组成的镁合金（图1-1）。ASTM规定该合金的化学组成（mass.%）为：Al8.3～9.7；Zn0.35～1.0；Si 0.10；Mn 0.15；Cu 0.30；Fe 0.005；Ni 0.002；其他0.02。Fe、Cu和Ni降低镁合金的抗蚀性，因而需要严格控制其含量。ASTM镁合金命名法中还包括表示镁合金性质的代码系统，由字母外加一位或多位数字组成（见表1-2）。合金代码后为性质代码，以连字符分开，如AZ91C-F表示铸态Mg-9Al-Zn合金。
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