新能源汽车镁合金电池托盘搅拌摩擦焊技术

由于环保、节能减排、碳达峰、碳中和等压力日益凸显，轻量化将是汽车制造的必然趋势。轻量化的概念起源于赛车运动，其优点是在保持安全性能的前提下，减重可以带来更好的操控性和加速性；而汽车轻量化制造的实现主要是通过：结构设计、新材料应用，新材料主要是铝、镁等有色金属。

在汽车制造中，铝合金、铝钢复合结构等材料在关键部件上已经取代了传统钢材，而镁合金作为一种新型结构材料，在汽车制造中所占比例相对较小。目前欧美每辆汽车使用镁合金零部件5.8-23.6kg，我国单辆汽车消耗量不足10kg。究其原因，镁合金的焊接难度是制约镁合金汽车零部件大规模应用的关键技术难题。

通过熔焊实现镁合金的高质量焊接非常困难，原因如下：

1、由于镁的氧化性强，在焊接过程中容易形成氧化膜（MgO），焊缝中容易形成夹杂物，降低焊缝的性能。在高温下，镁还容易与空气中的氮气发生化学反应，形成氮化镁，削弱接头的性能。 

 2、镁的沸点不高，在电弧的高温下容易蒸发。 

 3、由于镁合金导热系数高，焊接时采用大功率热源和高速焊接，容易造成焊缝及近焊缝区域金属过热和晶粒长大。 

 4、镁合金的热膨胀系数大，约为铝的1～2倍。焊接过程中容易产生较大的焊接变形，造成较大的残余应力。 

 5、由于镁的表面张力比铝小，焊接时容易造成焊缝金属塌陷，影响焊缝成型质量。 

 6、与焊接铝合金类似，镁合金焊接时也容易产生氢孔。氢在镁中的溶解度随着温度的降低而降低，且镁的密度比铝小，因此气体不易逸出，在焊缝凝固过程中会形成气孔。 

 7、镁合金易与其他金属形成低熔点共晶组织，焊接接头处易形成结晶裂纹。当接头处温度过高时，接头结构中的低熔点化合物会在晶界熔化形成空洞，或产生晶界氧化，即所谓的“过烧”现象。