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TUhjnbcbe - 2025/1/19 18:27:00

镁合金、铝合金作为轻质材料,因具有优异性能可替代传统钢材而广泛应用于轻量化设备制造中。然而,由于镁合金与铝合金物理、化学性能存在差异,使得传统工艺难以实现两者之间的良好焊接。电磁脉冲焊接(EMPW)借助电磁力实现金属材料的冶金结合,有望解决镁合金、铝合金的焊接难题。

输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)、国网重庆市电力公司永川供电分公司的研究人员李成祥、杜建、周言、沈婷、姚陈果,在年第10期《电工技术学报》上撰文,从电磁脉冲焊接原理入手,研制出一套适用于板件焊接的电磁脉冲焊接设备原型机,并以此开展镁/铝合金板电磁脉冲焊接实验,探讨放电电压、板件间距以及因镁合金自身特殊结构而导致的力学各向异性特征对镁/铝合金板焊接接头力学性能的影响规律。研究成果可为电磁脉冲焊接镁合金-铝合金板件提供技术支撑和理论参考。

随着人们对环境污染问题的重视程度不断提高,节能减排逐渐成为生产生活的基本要求。而选用轻量化材料及结构,作为实现节能减排的重要举措之一,已然成为当下制造领域的一大发展趋势,尤其对航天航空、汽车工业等领域的发展而言,意义尤为重大。

现有轻量化材料中,镁合金因其出色的性能被广泛应用在工业生产中。然而,镁合金由于自身密排六方(HexagonalClose-Packed,HCP)的结构,导致其耐腐蚀性能差、缺口敏感性强、室温塑性差,一定程度上制约了它的广泛应用。为此,研究人员提出用铝合金-镁合金复合结构替代全镁合金结构的方案,以同时发挥铝合金、镁合金各自的优势。

遗憾的是,镁合金与铝合金之间的连接难题又阻碍了这一方案的推广应用。铝和镁的熔点相近,分别为℃和℃,本属于熔焊加工的适用范围,但由于二者表面均极易生成熔点极高的氧化物MgO(℃)和Al2O3(℃),致使在熔焊过程中,易产生脆性间化物。

此外,铝和镁金属在液态时相互溶解度较小,且会吸收溶解大量的氢,而在凝固过程中又由于氢的溶解度下降导致氢气排出而留下氢气孔。这些问题都会极大地影响焊接接头的力学性能。因此,为实现镁合金-铝合金复合结构的广泛应用,亟需寻找一种能够实现镁、铝异种金属有效焊接的新方法。

电磁脉冲焊接(ElectromagneticPulseWelding,EMPW)技术作为电磁成形技术的一种,是通过电磁力作用促使待焊板件高速变形并猛烈撞击进而实现金属冶金结合的,属于固态非加热焊接工艺。采用该技术进行焊接时,即使无保护气体也可大幅减少金属焊接界面氧化物的产生,从而提升焊接接头力学性能,故在异种金属焊接方面展现出广阔的应用前景,并得到了研究人员的广泛

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