文 献 综 述
1.1引言
镁合金是指以镁元素为基础，加入其他元素而组成的一种合金。得益于镁的自身特性，镁合金拥有诸多优良性能，例如密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好等。在现代工业加工中，主要运用镁合金密度小的特点，用于携带式的器械和汽车行业中，来达到轻量化的目的。另外，镁合金还具有良好的减震性能，它的比重虽然和塑料接近，但是，单位重量的强度和弹性率却比塑料高。也就是说，在相同强度的情况下，镁合金的零部件比塑料的更薄更轻；而在相同质量的情况下，镁合金又比铝合金或者钢部件强度更高。正是由于它轻且强的特性，被广泛应用于汽车制造、航空、航天、运输、化工等领域。
增材制造俗称3D打印，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品，是目前大火的一种材料加工方法。TIG焊（Tungsten Inert Gas Welding），又称为非熔化极惰性气体保护电弧焊。以钨极作为负极，惰性气体一般为氩气，操作方式主要分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。外接交流电源时，由于阴极清理作用以及惰性气体保护氛围，目前被广泛应用于焊接铝、镁及其它活泼金属。本课题主要采用机器人TIG电弧对镁合金进行增材制造，并对增材完成的样件进行微观组织和力学性能检测，以找到最优工艺参数，并通过相应手段解决镁合金增材过程中易出现的问题，提升镁合金的增材成形质量，从而促进TIG电弧增材工艺在镁合金增材制造中的应用。
1.2研究背景
目前镁合金的焊接加工方式并不是很多，镁合金CO2激光焊和搅拌摩擦焊的研究相对较多。在CO2激光焊中，重庆大学邓彩萍等[1]对自熔激光对接焊过程中气孔和裂纹的产生原因、影响因素等，展开了较为系统的试验研究和理论分析。研究表明，采用激光焊焊接变形镁合金AZ31B、AZ61薄板时，随着焊接速度的变大，焊缝熔宽减小，这主要是焊接线能量的减少导致的。同时焊缝中的气孔均分散存在，大气孔大多沿着熔合线分布，焊缝底部气孔较小。气孔呈圆形，也有少数呈椭圆形，气孔内壁呈树枝状的枝晶紧密排列，这是氢气孔的特征，这主要是氢在焊缝熔池中的溶解度在冷却过程中急剧下降，导致氢大量析出并未能及时逸出。同时实验中有生成热裂纹的倾向，焊缝内部均生成了少量细小的结晶裂纹，沿着焊缝中枝状晶的交界处发生和发展。这是合金中的Al含量较高，焊缝结晶温度区间增大造成的。由此可以看出，镁合金CO2激光焊中气泡和裂纹问题较为明显，该焊接方法对于加工镁合金而言并不理想。
在搅拌摩擦焊中，北京理工大学杨素媛等[2]描述了镁合金搅拌摩擦焊的研究现状，目前镁合金搅拌摩擦焊是用搅拌头的机械搅拌作用扩大了异种材料的相互扩散和渗透，防止了接头组织和成分的陡变，从而达到均匀过渡的效果，它的固相连接和物理冶金行为有助于实现异种镁合金材料的焊接。江苏科技大学肖诗雨等[3]研究了焊接时温度场及焊接头特征。在焊接的起始阶段，焊接接头内所有特征点的温度曲线上都存在“双峰”现象和“峰值温度滞后”现象，相对于起始阶段和中间阶段特征点，结束阶段特征点的峰值温度滞后时间缩短，起始段特征点的温度最低，平均值为247.2℃，结束段特征点的温度最高，平均值354.7℃。重庆大学张均成[4]使用搅拌摩擦焊成功焊接了压铸态AZ91D镁合金，证明了其可行性，但由于母材所具备的组织特点，导致了焊缝的延伸率很不理想。
由此可知，现行的镁合金焊接方法并不是很多，并且都具有一定的缺陷且难以克服。而适合活泼金属焊接的TIG焊和新兴的增材制造技术为我们提供了新的思路：用TIG电弧对镁合金进行增材制造或许是一种可行有效的新研究方向。
1.3镁合金电弧增材的研究现状
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