镁合金焊接的问题及优化建议

镁合金作为一种结构材料，在工程实际应用中要考虑其连接的问题，焊接是最常用的连接方法。镁合金自身特性决定了其焊接性能较差，难以实现可靠焊接。我国作为镁资源最丰富的国家之一，探明储量占世界总储量的22.5%。因此，镁合金焊接研究已成为我国镁合金深加工的重要方向之一。

由于镁合金具有密度和熔点低，热导率、电导率及热膨胀系数大，化学活性强，易氧化且氧化物的熔点高等特点，使镁合金的焊接存在以下问题：

（1）粗晶。镁的熔点低，热导率高，焊接时需采用大功率的焊接热源，焊缝及近缝区易产生过热、晶粒长大、结晶偏析等现象，降低了接头性能。

（2）夹渣。镁的氧化性极强，易同氧结合，在焊接过程中易形成MgO。MgO 熔点高（2 500 °C），密度大（3.2 g·cm-3），易在焊缝中形成细小片状固态夹渣，不仅严重阻碍焊缝成形，也降低了焊缝性能。镁在焊接高温下，还易与空气中的氮化合生成镁的氮化物，氮化镁夹渣也会导致焊缝金属的塑性下降，使接头性能变差。

（3）蒸发。镁的沸点为1 100 °C，而焊接的电弧温度一般在2 000 °C 以上，在焊接电弧作用下，镁元素很容易蒸发。(www.xing528.com)

（4）薄件的烧穿与塌陷。在焊接薄件时，由于镁合金熔点较低，而氧化镁的熔点很高，两者不易熔合，焊接操作时难以观察焊缝的熔化过程。温度升高，熔池的颜色也没有显著变化，极易产生烧穿和塌陷现象。

（5）热应力和裂纹。镁及镁合金热膨胀系数较大，约为钢的2 倍、铝的1.2 倍，在焊接过程中易引起较大的焊接应力与变形。镁易与一些合金元素（如Cu、Al、Ni 等）形成低熔点共晶体（如Mg-Cu 共晶点温度为480 °C，Mg-Al共晶点温度为430 °C，Mg-Ni 共晶点温度为508 °C），脆性温度区间较宽，易形成热裂纹。研究发现，当w(Zn)＞1%时会提高热脆性，并可能导致焊接裂纹。在镁中加入w(Al)≤10%，可细化焊缝晶粒，改善焊接性。

（6）气孔。镁合金焊接时易产生氢气孔，氢在镁中的溶解度随温度的降低而急剧减小，焊缝金属易在凝固过程中析出大量的氢，形成气泡。同时，由于镁合金冷却速度较快，密度较小，形成的气泡受到的浮力较低，致使气泡溢出困难，因此在焊缝中形成较多的气孔。焊接弧柱气氛中的水分、焊丝和工件表面氧化膜吸附的水分，都会成为焊缝气孔中氢的来源。

（7）燃烧。镁及其合金在空气环境下焊接时易氧化燃烧，熔焊时需用惰性气体或焊剂保护。