表面张力(N∙m−1) 0。559 0。914 1。872
导热系数(W∙m−1∙K−1) 78 94。03 38
热扩散系数(m2∙s−1) 3。73 × 10−5 3。65 × 10−5 6。80 × 10−6
热膨胀系数(1/K) 2。5 × 10−5 24 × 10−6 1 × 10−5
密度(kg∙m−3) 1。59 × 103 2。385 × 103 7。015 × 103
弹性模量(N/m3) 4。47 × 1010 7。06 × 1010 2。1 × 1011
电阻率(μΩ∙m) 0。274 0。2425 1。386
从表1。1就可以看出,镁、铝虽然在弹性模量、膨胀系数等的一些性能上差异较大,但是也有相似的性能。在与铁对比之下,两者的性能差异显得更小。例如,两者的密度和电阻率都明显低于铁的对应值。两者作为轻金属,同时一些性能相近,使得应用上也有一定的交叉。
1。2。1 铝及铝合金的性质和应用
铝及铝合金的密度低,比强度较高,最高可以靠近或超过质优钢材,同时其加工机能较佳,可加工成各种型材,还具备杰出的导电性、导热性和抗腐蚀性,故而工业上广泛使用,其使用量仅次于钢。
铝及铝合金暴露在大气中时,很容易生成致密的Al2O3氧化膜。Al2O3氧化膜强度高,耐热性强,不易受腐蚀,在焊接前必须去除,不然由于其特性,必然会妨碍母材与填充金属的结合,导致焊接接头的性能下降。然而也因为氧化膜的存在,铝及其合金可以被用于制造反应器皿、医疗器具、石油精炼装备、天然气输给管道等[4]。
铝的导电能力较佳,其导电率虽然为铜的2/3,然而其密度也只有铜的1/3,计算表明,在输给同等电量的情况下,铝线的重量仅为大约铜线重量的一半[5]。铝外表的氧化膜不只有耐腐蚀性,还具备可观的绝缘能力,所以铝也普遍应用于电器元件生产工业、电缆产业以及无线电工业中有。
铝的密度在常温下低至约为2。8 g/cm3,同时,硬铝、超硬铝等铝合金还拥有很高的硬度。由于这个特性,铝及其合金被普遍地应用于航天、汽车、船舶、铁道等制造产业。此外,航空产业也使用了大量的铝及其合金。
总而言之,随着现代工业的飞速发展,其对铝及铝合金的需求日益增多,而焊接作为铝及铝合金主要连接方法,也就自然会受到注意,从而吸引了很多研究人员参与研究。目前铝及铝合金的焊接工艺已经较为成熟,故而现今的研究重点为在已经存在的焊接工艺的基础进行改进和创新,追求得更好性能的接头 [5]。
1。2。2镁及镁合金的性质和应用
目前各类材料包括铝及其合金目前应用已经十分广泛,在世界范围内都受到了极大的重视,对经济和工业的推动起到了不可或缺的作用。然而,据图1。1可以看到,需要注意的是,地球上的铁和铝资源按照目前的采集速度,只分别能再开采大约100年和300年。镁被称为是二十一世纪最具开发和应用潜力的“绿色”工程金属,存储量则相对更为富足[6]。镁及镁合金质量轻、比强度高、加工机能优异、可屏蔽电磁、减震减噪效能上等,最主要是可以回收再利用,易于降解,符合“节能环保,保护环境,节省资源”的要求,近年来,欧美国家和日本等已经加大了对镁及其合金的研究力度,研究以及应用的重点主要为航空航天、能源、军工、计算机和通信等方面。中国也是世界上镁资源富足的国家之一,但是对镁的研究与利用还处于初级阶段。显然,对于镁的开发和利用是未来的发展趋势之一。