镁合金激光焊接焊缝微观组织分析（开题报告）.doc

毕业设计（论文）开题报告

1.课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）
1.1 序言
镁作为地球上第六大元素，镁合金更是目前世界上最轻质的金属工程结构材料。随着铁矿、铝矿的过度开采，资源耗竭的问题日益突出，镁以其丰富的含量，为它的广泛应用奠定了基础。据估计，全世界的菱镁矿资源量约为120亿吨，水镁石几百万吨，海水中的镁含量估计为6×1016吨，另外还有大量的白云石和盐湖镁资源；中国的镁资源十分丰富。菱镁矿资源总量31亿吨，符合炼镁要求的I、Ⅱ级矿占78%。白云石资源遍及全国各省区．已探明的储量在40亿吨以上，青海盐湖蕴藏着氯化镁32亿吨，硫酸镁16亿吨[1]。
与其它结构材料相比，镁及其合金具有非常优异的使用性能及物理性能，如密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降噪能力强、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、摩擦时不起火花、热中子捕获截面小、液态成型性能优越、切削加工和热成形性好、可焊接和胶接、对各种介质(碱、煤油、汽油和矿物油)的化学稳定性高、易于回收利用等，越来越受到人们的青睐，并被称为“21世纪绿色工程金属结构材料”[2]。近年来，镁材在汽车、摩托车等交通工具、计算机、通讯、仪器仪表、家电、电子电器、轻工、化工、冶金、航空航天、国防军工等部门获得了广泛的应用[3]。随着镁的提炼及加工技术的发展，以及成本的下降，镁材已成为工业应用的重要金属材料，在全球范围内得到快速发展。
目前在国内外对镁合金的研究渐渐成为热点，而且随着研究深度的不断加深，有助于拓宽其应用范围。镁合金的加工方法众多，如铸造、焊接等。但是目前最经常使用的是传统的弧焊加工[4]。但是弧焊的缺陷很明显，比如热影响区和熔合区较大、凝固时的收缩率很高、蒸发时合金元素的损耗很严重、残余应力大和焊接扭曲不容易矫正、容易形成气孔夹杂等焊接缺陷，焊缝性能较差[5]。而弧焊焊接缺点的明显与愈来愈高的使用要求之间矛盾的日益突出，使得人们把注意力转移到新的加工工艺方法上。
激光技术自20世纪60年代诞生以来，经过几十年的发展，已经成为工业生产中一项重要技术。激光最显著的特点是：单色性好、方向性好、亮度高、相干性好[6]。激光焊接的原理是把激光束的能量汇聚到一个相对小的点上，使得工件上的功率密度可以在极短的时间内使受热区的金属熔化、汽化形成匙孔，通过匙孔的传热，完成了焊接。目前镁合金激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如车身的顶盖和侧面焊接。激光焊接能使工件之间的接合面宽度可以减少，既降低了板才的应用量，又提高了车体的刚度。通用汽车和福特汽车公司预计在今后的20年内每辆汽车的镁合金用量将从目前的3kg提高到100kg。据测算，汽车自重每减少10%，其燃油效率可提高5.5%，如果每辆汽车能使用70kg镁合金，CO2的年排放量就能减少30％以上[7]。
1.2 设计方案及选型分析