鎂的密度是1.78×103kg/m3，為鋁的2/3，鋼的1/4。鎂合金具有高的比強(qiáng)度、比剛度、導(dǎo)熱性、可切削加工性和可回收性，被稱為21世紀(jì)的“綠色”工程材料。近年來，鎂合金材料在各種機(jī)殼、“陸?？?rdquo;交通運(yùn)載工具、國(guó)防工業(yè)等方面獲得了廣泛的應(yīng)用，隨著鎂的提煉及深加工技術(shù)的發(fā)展，鎂合金材料已成為繼鋼鐵和鋁之后的第三大類金屬材料，在全球范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。
本文在綜述國(guó)內(nèi)外鎂合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)鎂合金的激光加工技術(shù)進(jìn)行了研究。
1 激光與鎂臺(tái)金材料的作用機(jī)理
鎂合金材料的激光加工是基于光熱效應(yīng)的熱加工，前提是激光被鎂合金材料吸收并轉(zhuǎn)化為熱能。從原子結(jié)構(gòu)理論分析，激光對(duì)金屬材料的作用是高頻電磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)中自由電子的作用，材料中的自由電子在激光誘導(dǎo)作用下發(fā)生高頻振動(dòng)，通過韌致輻射，部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ㄏ蛲廨椛?，其余轉(zhuǎn)化為電子的平均動(dòng)能，再通過電子與晶格之間的馳豫過程轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?br />
不同材料對(duì)于不同波長(zhǎng)的激光的吸收有很大的差別，吸收率AN，表示為：
3 鎂合金的激光焊接技術(shù)
鎂合金的焊接性能不好，是制約鎂合金應(yīng)用的技術(shù)瓶預(yù)之一。相比傳統(tǒng)焊接方法，激光焊接具有焊接速度快、熱輸人低、焊接變形小的特點(diǎn)。鎂合金激光焊接技術(shù)的研究處于起步階段，國(guó)內(nèi)外對(duì)鎂合金的激光焊接研究主要集中在鎂合金的連續(xù)CO2激光焊接和固體脈沖YAG激光焊接兩個(gè)領(lǐng)域。
德國(guó)的R.S.Coe1h。等Coelho用2.2kW的Nd:YAG激光器焊接了2mm厚的AZ31B鎂合金。得到了表面成形好、氣孔少、HAZ區(qū)小且無品粒明顯長(zhǎng)大的焊縫。加拿大的H.Al-Kazzaz等用4kW的Nd:YAG激光器成功焊接了2mm-6mm厚的ZE41A。焊接過程中激光功率過高或過低都會(huì)導(dǎo)致加工表面功率密度降低，問時(shí)焊接形式從小孔聚焦轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠志劢梗詈鬄闊醾鲗?dǎo)模式。
激光復(fù)合熱源焊接作為新型焊接技術(shù)日益受到關(guān)注，宋剛等用400W固體脈沖YAG激光加旁軸式TIG作為焊接復(fù)合熱源，首次成功焊接2.5mm厚AZ31B鎂合金板材，復(fù)合焊接的熔深可達(dá)TIG單獨(dú)焊接的2倍、激光單獨(dú)焊接的4倍，且焊縫與母材抗拉強(qiáng)度(240MPa)相當(dāng)。為了提高鎂合金材料在焊接過程中對(duì)激光的吸收率，孫昊等用500W固體脈沖YAG激光器研究了活性劑對(duì)鎂合金激光焊接過程的影響，氧化物和氯化物能夠增加鎂合金激光焊接的熔深和深寬比，原因是活性劑微細(xì)粉末在激光作用初期增加了對(duì)激光能量的吸收。
我們已經(jīng)進(jìn)行了鎂合金薄板的激光焊接和激光復(fù)合焊接，目前正在研究中厚板的激光焊接，為工程實(shí)踐提供理論支持。