上半月出版Casting ·Forging ·Welding 金属铸锻焊技术
保护气体对铝合金焊接气孔敏感性的影响
杨小坡，童彦刚，王能庆
（重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044）
摘
要：铝合金熔化焊时，气孔是最常见的焊接缺陷之一。本文综述了铝合金焊缝气孔的形成机理，并讨论了纯氩
气保护气体和氩氦混合保护气体对焊缝中气孔数量的影响。
关键词：铝合金；氩气；混合气体；气孔中图分类号：TG406
文献标识码：A
文章编号：1001-3814(2012)03-0139-03
Effect of Shielding Gas on Susceptibility to Porosity in Aluminum Alloy Welding
YANG Xiaopo ，TONG Yangang ，WANG Nengqing
（College of Material Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China ）
Abstract ：Porosity is a commen welding defect in fusion welding of aluminum alloy. The mechanisms of porosity formation were reviewed and the effects of pure argon shielding gas and argon-helium mixture on porosity of welded joints were discussed.
Key words ：aluminum alloy; argon; argon-helium mixture; porosity
铝合金在飞机、车辆[1]等结构零件上有着广泛的应用，采用熔化焊的焊接方法，是其成形的主要方式之一。由于铝合金本身物理性能，气孔缺陷往往是造成焊接件废品的最主要原因，它的存在破坏焊缝金属的致密性, 削弱焊缝的有效截面积, 减少焊件的承载面积, 降低了焊缝金属的力学性能与耐腐蚀性能[1]。选择合适的保护气体进行焊接是避免产生有害气孔的方法之一。保护气体通常采用纯氩气体。尽管氩气具有较好的电弧稳定性和有效降低焊接接头气孔敏感性作用，但采用纯氩气焊接铝合金时，接头气孔问题往往仍然难以得到很好的解决。近年来的研究表明，往纯氩气体中添加氦气能够更有效地降低焊接接头中的气孔敏感性。
氢几乎全部析出。铝合金凝固时的胞状晶或树枝晶凝固界面以及一些夹杂物又成为析出气体的形核点[2]，这样导致大量的氢从液态铝中析出并聚集长大形成氢气泡。这些长大的气泡在浮力的作用下自发的上浮。铝的导热能力强，凝固快，且铝合金的密度小，使得气泡在熔池中的上升速度较慢，当上浮速度小于液态铝的凝固速度时，则保留在铝合金中就形成了氢气孔。氢气孔在焊缝内部一般呈白亮光洁状。
2氦气对铝合金焊接接头气孔的影响
2.1研究现状
氩气作为传统的保护气体，由于其在作为保护气体时能很好的实现对焊接熔池及热影响区的保护以防止气孔的产生，在电弧焊焊接中一直被运用着。而在氩气中添加某些气体，主要是氦气的实验研究显示：它对改善铝合金焊接接头中的气孔缺陷有很好的作用。
徐良红等[3]用采用纯氩气、50%Ar＋50%He混合气体、30%Ar＋70%He混合气体三种保护气体对同一铝合金母材2519实施MIG 焊接试验，焊后用X 射线探伤氢气孔的数目。探伤结果显示，随着加入氦气量的增多，焊接接头中气孔数目和尺寸逐渐减小，当氦气的量达到70%时，焊接接头中的气孔数目和尺寸已经显著减小。
韩国利等[4]采用纯氩气和50%Ar＋50%He混合气体两种保护气体对国产铝合金板实施MIG 焊接
1铝合金焊接接头易形成气孔的原因
液态铝不溶解氮，且铝又不含碳，所以铝合金中不会产生氮气孔和一氧化碳气孔；氧和铝有很大的亲和力，它的存在只会以固态氧化铝的形式存在，因此也不会产生氧气孔。
高温时氢在液态铝中有很高的溶解度，随着温度的下降，溶解度下降，特别在凝固点处溶解度急剧下降；固态中的溶解度很低，固态时溶于液态铝中的
收稿日期:2011-08-26
作者简介:杨小坡(1985-), 男, 河南平顶山, 硕士研究生, 主要研究方
向：从事金属材料的焊接性与数值模拟方面的研究; 电话:[1**********];E-mailyangxbhj@163.com
《热加工工艺》2012年第41卷第03期139
金属铸锻焊技术Casting ·Forging ·Welding
实验，焊后测量了焊接接头的抗拉强度和焊缝冲击功。测量结果显示：采用50%Ar＋50%He的保护气体焊接时，两项力学性能指标都优于采用纯氩气保护气体时的焊接实验结果，从侧面反映出了氦气能减少焊接接头中的气孔数目和尺寸。
张志勇等[5]采用纯氩气和50%Ar＋50%He混合气体两种保护气体对高强度铝合金厚板MIG 焊接实验，从焊接接头的宏观金相观察看出，采用纯氩气保护气体时，焊接接头中出现大量的气孔，而采用
2012年02月
表1氦气与氩气的物理性能
Tab.1Physical properties of helium and argon gas
气体密度/(kg·m -3) 氩气氦气
原子能
·最小电离势/V导热率(20℃)/(kcalm -1h -1℃-1）
1.7840.179
404
15.7624.59
0.01490.131
离能高于氩气的电离能，由表1可明显看出氦气的电离电势和导热率高于氩气，这样在相同的焊接电流和电弧长度情况下，混合气体的电弧电压高于纯氩气的，所以电弧具有更大的功率，传递给焊件更多的能量，从而在一定程度上降低了焊缝的冷却速度，使得液态铝中有更多的气泡长大析出。同时氦气更高的电离能也使得氩氦混合保护气体焊接时产生了不同于氩弧焊接接头的焊接性能和焊缝形状。由于纯氩保护气体的电弧能量要低于混合保护气体的，再加上铝合金本身较高的热传导系数，所以热量在熔池内的热传导在宽度方向上大于在深度方向上，这样氩弧焊接后接头形状为典型“指状”，而混合气体电弧能量高于氩弧能量，并且氦的热传导性比氩的高，能产生能量更均匀分布的电弧等离子体，这样就改善了“指状”的熔池特征，使得熔池在根部的宽度更大，使得焊缝截面向“蘑菇”状方向改变[9-10]，如图2所示，这样更加有利于氢气泡的溢出。同时，气泡在液态铝中是依靠自身的浮力析出液体的，当浮力较大，上浮速度大于结晶速度时便不能形成气孔缺陷；而气孔在液态铝中的上浮速度与浮力有关，浮力越大上浮速度越快，当气泡的半径越大则浮力就越大，所以半径大的最早最快析出；氦气更高的电离
(a)
(b)
50%Ar＋50%He混合气体时焊接接头中的气孔缺陷
有明显改观。
李敬勇等[6]采用氩氦混合气体与纯氩气保护做对比实验，研究其对焊缝中气孔的影响，X 射线探伤检验结果显示：纯氩条件下焊缝气孔率最高, 是纯氦条件下焊缝气孔率的4～7倍，当采用75%He＋25%Ar混合气时，焊缝气孔率已基本接近纯氦条件下的焊缝。采用70%He＋30%Ar的He-Ar 混合气作保护气体，也同样获得了较好的焊缝质量。同时，在采用混合保护气体焊接时有较多不计点的小气孔，而在采用纯氩气保护焊接时，焊缝中气孔缺陷的尺寸较大。
Kang 等[7]采用纯氩气、含67%氦气的氩氦混合
气体和以频率为2.2Hz 进行氩气和氦气交替保护三种方式的保护气体作对比试验，试验结果显示：纯氩气保护气体焊接接头中的气孔数量最多，含67%氦气的混合保护气体次之，以频率为2.2Hz 交替保护的焊接接头中气孔数度最小。
Kuk 等
[8]
对比了100%Ar＋0%He、67%Ar＋33%
He 、50%Ar＋50%He、33%Ar＋67%He四种不同保护
气体对5083铝合金焊接接头尺寸及疲劳寿命的影响。研究结果显示：焊接接头焊缝区的疲劳寿命随着保护气体中氩气含量的增大逐渐降低，从侧面反映出焊缝区气孔数量和尺寸的减少，因为气孔的存在地方就是应力集中区，这样会降低焊接接头的疲劳寿命。
以上的试验结果都直接或间接的显示了，焊接接头中气孔的数量和尺寸，在采用氩氦混合气保护的方式比采用纯氩气保护方式时有所降低和减小。
图2蘑菇状(a)及指状(b)熔深
Fig.2Mushroom-like(a)and Finger-like(b)penetration
能使得焊件得到更多的能量，减慢了冷却速度，这样就使得半径在氩弧焊接时不能析出的气泡在氩氦混合保护气体焊接时也可能析出，从而使得由于焊缝的凝固而留在焊缝中的气泡的半径尺寸就减小了，所以氩氦混合保护气体电弧焊接时，也减小了气孔缺陷的尺寸大小。另一方面，由于混合气体有更高的电弧能，这样就增加了焊缝表面的温度，从而减少焊缝表面张力较大的氧化物, 进一步增加了氢气泡的析出量。
2.2气孔减少的原因
氦氩混合气体与纯氩气保护气体相比能明显改善焊接接头中气孔缺陷，这与氦气本身的物理性能有很大的关系，氦气与氩气的物理性能如表1所示。
在铝合金焊接中，氩氦混合保护气体优于纯氩气保护气体的焊接接头，起决定作用的是氦气的电
2.3纯氦保护气体电弧焊的局限
Hot Working Technology 2012, Vol.41, No. 03
140
上半月出版
虽然氩氦混合保护气体电弧焊接能一定程度上改善焊接接头的气孔缺陷，但一般情况下不用纯氦气保护气体电弧焊接(特殊情况：用负极化的钨极对铝进行TIG 直流电焊接除外) 。一方面由于氦气的导电率较低，会带来一些不好的结果，电弧不稳定；采用交流电气体保护焊接时引弧困难，采用MIG 焊接时熔滴过渡变得粗大且无规则。另一方面氦气比氩气昂贵而且较轻，氩气的原子质量是氦气的10倍，焊接时若要获得相同的保护效果，氦气流量必须是氩气的2～3倍，这样就增加了焊接成本。所以用混合的保护气体代替纯氩气或纯氦气，既节约成本改善焊接工艺，又一定程度上改善了接头的气孔缺陷。
[5][6][7][3][4]
Casting ·Forging ·Welding 金属铸锻焊技术
参考文献：
[1][2]
南京晨光机器厂情报室译．气孔率对焊缝机械性能的影响
[J]．中国科学技术情报研究所重庆分所,1970,49(7):71-78.疏达, 孙宝德, 王俊, 等．铝合金中气孔的形核机理[J]．铸造工程,1998,22(1-2):49-52.
许良红, 田志凌, 张晓牧, 等．保护气体对高强铝合金的焊缝组织及气孔敏感性的影响[J]．焊接学报,2006,27(16):69-73.韩国利, 马力．保护气体在铝及铝合金焊接中的应用[J]．化工装备,2010,(4):29-33．
张志勇, 张晓牧, 彭云, 等．高强度铝合金厚板焊接气孔形态分析及混合保护气体效应[J]．焊接,2004,(7):13-16.
李敬勇, 章明明, 赵勇, 等．铝合金MIG 焊焊缝中气孔的控制
[J]．华东船舶工业学院学报,2004,18(5):78-81.
Kanga B Y, Yarlagadda K D, Prasadb V, Kanga M J, et al ．Characteristics of alternate supply of shielding gases in alu-minum GMA welding [J]．Journal of Materials Processing Technology, 2009,209:4716-4721．[8]
Kuk J M, Janga K C, Lee D G, et al ．Effects of temperature and shielding gas mixture on fatigu life of 5083aluminum al-loy[J]．Journal of Materials Processing Technology, 2004, 155:1408-1414．[9][10]
陈东高, 朱军, 王冬生, 等．He-Ar 混合气体抑制铝合金焊缝皱皮的研究[J]．兵器材料科学与工程,2006,29(6):24-27．
张育故, 译．铝的保护气体焊接-用Ar 2或是Ar 2-He 2混合气体
3结论
铝合金的惰性气体保护焊接时，气孔缺陷的存在会导致焊接接头的综合性能显著下降，而采用氩气和氦气混合的气体保护方式焊接，可以有效降低铝合金焊接接头中气孔数量和尺寸大小，进而增强了焊接接头的力学性能。
[J]．国外金属加工,1998,(2):49-53
．
(上接第138页) 为Cu 含量89.21%，Zn 含量10.79%，即为单α固溶体相区，由此说明焊缝区合
金的Zn 不是单独来自于所加焊药中的合金剂，而是在自蔓延燃烧过程中反应生成的铜液与母材熔合，母材中的Zn 熔入焊缝区使得凝固后的焊缝区为α固溶体相区，枝晶干富铜，枝晶间富锌。熔合区由于接近母材，获得Zn 含量高于焊缝区，网状β逐渐出现并增多。由Cu-Zn 相图可知，当锌含量高于
步提高，组织成分宏观偏析更加显著；如图3(d)所示，焊缝金属中Zn 含量更进一步显著增加，焊缝合金区中的混合熔化区域增大，β相含量明显增多。
3结论
（1）H62手工自蔓延焊接接头焊缝区为单相
α，熔合区和热影响区组织由α相和网状β相组成。
（2）焊缝金属中的Zn 来源于焊药合金剂中的
31.9%时，该区域合金熔体凝固过程中，首先生成β
晶粒，当温度降至α+β相区时，α相由β晶粒的一定晶面上析出，呈具有一定位相的具有针片状外形的魏氏体组织[3]。
相比于图3(a)，观察图3(b)、(c)和(d)可知，随着
Zn 和母材中的Zn 。
（3）随着焊缝金属中Zn 含量的增加，焊接接头抗拉强度和硬度提高，冲击韧度有所下降；整个焊缝凝固过程仍不是非平衡凝固过程，焊缝合金组织不均匀，测得硬度值存在着较大的起伏。
（4）由于受热源加热时间变长，靠近焊缝熔合区的晶粒明显大于母材处晶粒；热影响区存在较宽过热区，使焊接接头热影响区变得薄弱。参考文献：
[1][2][3]
辛文彤, 李志尊, 李宝峰．一种野外快速焊接技术[J]．焊接,
Zn 加入量的提高，焊缝区α固溶体颗粒提前细化，
出现熔合区位置向合金区靠近，β固溶体呈网状分布于α固溶体上。查阅锌的物理性质可知，Zn 的熔点仅为419.73℃，沸点仅为907℃，故自蔓延反应过程中，药粉中加入的锌粉会有部分烧损，不能完全进入焊缝金属，故最终形成的焊缝金属中的Zn 来源有两部分：一是熔合H62母材中的Zn ；二是药粉经高温反应烧损后剩余的Zn 。如图3(c)Cu-Zn焊缝金属，通过进一步添加锌粉，焊缝金属中Zn 含量进一《热加工工艺》2012年第41卷第03期
2005,(1):19-21.
李炯辉．金属材料金相图谱[M]．北京:机械工业出版社,2006. 王祝堂，田荣璋．铜合金及其加工手册[M]．长沙:中南大学出版社,2002.
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上半月出版Casting ·Forging ·Welding 金属铸锻焊技术
保护气体对铝合金焊接气孔敏感性的影响
杨小坡，童彦刚，王能庆
（重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044）
摘
要：铝合金熔化焊时，气孔是最常见的焊接缺陷之一。本文综述了铝合金焊缝气孔的形成机理，并讨论了纯氩
气保护气体和氩氦混合保护气体对焊缝中气孔数量的影响。
关键词：铝合金；氩气；混合气体；气孔中图分类号：TG406
文献标识码：A
文章编号：1001-3814(2012)03-0139-03
Effect of Shielding Gas on Susceptibility to Porosity in Aluminum Alloy Welding
YANG Xiaopo ，TONG Yangang ，WANG Nengqing
（College of Material Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China ）
Abstract ：Porosity is a commen welding defect in fusion welding of aluminum alloy. The mechanisms of porosity formation were reviewed and the effects of pure argon shielding gas and argon-helium mixture on porosity of welded joints were discussed.
Key words ：aluminum alloy; argon; argon-helium mixture; porosity
铝合金在飞机、车辆[1]等结构零件上有着广泛的应用，采用熔化焊的焊接方法，是其成形的主要方式之一。由于铝合金本身物理性能，气孔缺陷往往是造成焊接件废品的最主要原因，它的存在破坏焊缝金属的致密性, 削弱焊缝的有效截面积, 减少焊件的承载面积, 降低了焊缝金属的力学性能与耐腐蚀性能[1]。选择合适的保护气体进行焊接是避免产生有害气孔的方法之一。保护气体通常采用纯氩气体。尽管氩气具有较好的电弧稳定性和有效降低焊接接头气孔敏感性作用，但采用纯氩气焊接铝合金时，接头气孔问题往往仍然难以得到很好的解决。近年来的研究表明，往纯氩气体中添加氦气能够更有效地降低焊接接头中的气孔敏感性。
氢几乎全部析出。铝合金凝固时的胞状晶或树枝晶凝固界面以及一些夹杂物又成为析出气体的形核点[2]，这样导致大量的氢从液态铝中析出并聚集长大形成氢气泡。这些长大的气泡在浮力的作用下自发的上浮。铝的导热能力强，凝固快，且铝合金的密度小，使得气泡在熔池中的上升速度较慢，当上浮速度小于液态铝的凝固速度时，则保留在铝合金中就形成了氢气孔。氢气孔在焊缝内部一般呈白亮光洁状。
2氦气对铝合金焊接接头气孔的影响
2.1研究现状
氩气作为传统的保护气体，由于其在作为保护气体时能很好的实现对焊接熔池及热影响区的保护以防止气孔的产生，在电弧焊焊接中一直被运用着。而在氩气中添加某些气体，主要是氦气的实验研究显示：它对改善铝合金焊接接头中的气孔缺陷有很好的作用。
徐良红等[3]用采用纯氩气、50%Ar＋50%He混合气体、30%Ar＋70%He混合气体三种保护气体对同一铝合金母材2519实施MIG 焊接试验，焊后用X 射线探伤氢气孔的数目。探伤结果显示，随着加入氦气量的增多，焊接接头中气孔数目和尺寸逐渐减小，当氦气的量达到70%时，焊接接头中的气孔数目和尺寸已经显著减小。
韩国利等[4]采用纯氩气和50%Ar＋50%He混合气体两种保护气体对国产铝合金板实施MIG 焊接
1铝合金焊接接头易形成气孔的原因
液态铝不溶解氮，且铝又不含碳，所以铝合金中不会产生氮气孔和一氧化碳气孔；氧和铝有很大的亲和力，它的存在只会以固态氧化铝的形式存在，因此也不会产生氧气孔。
高温时氢在液态铝中有很高的溶解度，随着温度的下降，溶解度下降，特别在凝固点处溶解度急剧下降；固态中的溶解度很低，固态时溶于液态铝中的
收稿日期:2011-08-26
作者简介:杨小坡(1985-), 男, 河南平顶山, 硕士研究生, 主要研究方
向：从事金属材料的焊接性与数值模拟方面的研究; 电话:[1**********];E-mailyangxbhj@163.com
《热加工工艺》2012年第41卷第03期139
金属铸锻焊技术Casting ·Forging ·Welding
实验，焊后测量了焊接接头的抗拉强度和焊缝冲击功。测量结果显示：采用50%Ar＋50%He的保护气体焊接时，两项力学性能指标都优于采用纯氩气保护气体时的焊接实验结果，从侧面反映出了氦气能减少焊接接头中的气孔数目和尺寸。
张志勇等[5]采用纯氩气和50%Ar＋50%He混合气体两种保护气体对高强度铝合金厚板MIG 焊接实验，从焊接接头的宏观金相观察看出，采用纯氩气保护气体时，焊接接头中出现大量的气孔，而采用
2012年02月
表1氦气与氩气的物理性能
Tab.1Physical properties of helium and argon gas
气体密度/(kg·m -3) 氩气氦气
原子能
·最小电离势/V导热率(20℃)/(kcalm -1h -1℃-1）
1.7840.179
404
15.7624.59
0.01490.131
离能高于氩气的电离能，由表1可明显看出氦气的电离电势和导热率高于氩气，这样在相同的焊接电流和电弧长度情况下，混合气体的电弧电压高于纯氩气的，所以电弧具有更大的功率，传递给焊件更多的能量，从而在一定程度上降低了焊缝的冷却速度，使得液态铝中有更多的气泡长大析出。同时氦气更高的电离能也使得氩氦混合保护气体焊接时产生了不同于氩弧焊接接头的焊接性能和焊缝形状。由于纯氩保护气体的电弧能量要低于混合保护气体的，再加上铝合金本身较高的热传导系数，所以热量在熔池内的热传导在宽度方向上大于在深度方向上，这样氩弧焊接后接头形状为典型“指状”，而混合气体电弧能量高于氩弧能量，并且氦的热传导性比氩的高，能产生能量更均匀分布的电弧等离子体，这样就改善了“指状”的熔池特征，使得熔池在根部的宽度更大，使得焊缝截面向“蘑菇”状方向改变[9-10]，如图2所示，这样更加有利于氢气泡的溢出。同时，气泡在液态铝中是依靠自身的浮力析出液体的，当浮力较大，上浮速度大于结晶速度时便不能形成气孔缺陷；而气孔在液态铝中的上浮速度与浮力有关，浮力越大上浮速度越快，当气泡的半径越大则浮力就越大，所以半径大的最早最快析出；氦气更高的电离
(a)
(b)
50%Ar＋50%He混合气体时焊接接头中的气孔缺陷
有明显改观。
李敬勇等[6]采用氩氦混合气体与纯氩气保护做对比实验，研究其对焊缝中气孔的影响，X 射线探伤检验结果显示：纯氩条件下焊缝气孔率最高, 是纯氦条件下焊缝气孔率的4～7倍，当采用75%He＋25%Ar混合气时，焊缝气孔率已基本接近纯氦条件下的焊缝。采用70%He＋30%Ar的He-Ar 混合气作保护气体，也同样获得了较好的焊缝质量。同时，在采用混合保护气体焊接时有较多不计点的小气孔，而在采用纯氩气保护焊接时，焊缝中气孔缺陷的尺寸较大。
Kang 等[7]采用纯氩气、含67%氦气的氩氦混合
气体和以频率为2.2Hz 进行氩气和氦气交替保护三种方式的保护气体作对比试验，试验结果显示：纯氩气保护气体焊接接头中的气孔数量最多，含67%氦气的混合保护气体次之，以频率为2.2Hz 交替保护的焊接接头中气孔数度最小。
Kuk 等
[8]
对比了100%Ar＋0%He、67%Ar＋33%
He 、50%Ar＋50%He、33%Ar＋67%He四种不同保护
气体对5083铝合金焊接接头尺寸及疲劳寿命的影响。研究结果显示：焊接接头焊缝区的疲劳寿命随着保护气体中氩气含量的增大逐渐降低，从侧面反映出焊缝区气孔数量和尺寸的减少，因为气孔的存在地方就是应力集中区，这样会降低焊接接头的疲劳寿命。
以上的试验结果都直接或间接的显示了，焊接接头中气孔的数量和尺寸，在采用氩氦混合气保护的方式比采用纯氩气保护方式时有所降低和减小。
图2蘑菇状(a)及指状(b)熔深
Fig.2Mushroom-like(a)and Finger-like(b)penetration
能使得焊件得到更多的能量，减慢了冷却速度，这样就使得半径在氩弧焊接时不能析出的气泡在氩氦混合保护气体焊接时也可能析出，从而使得由于焊缝的凝固而留在焊缝中的气泡的半径尺寸就减小了，所以氩氦混合保护气体电弧焊接时，也减小了气孔缺陷的尺寸大小。另一方面，由于混合气体有更高的电弧能，这样就增加了焊缝表面的温度，从而减少焊缝表面张力较大的氧化物, 进一步增加了氢气泡的析出量。
2.2气孔减少的原因
氦氩混合气体与纯氩气保护气体相比能明显改善焊接接头中气孔缺陷，这与氦气本身的物理性能有很大的关系，氦气与氩气的物理性能如表1所示。
在铝合金焊接中，氩氦混合保护气体优于纯氩气保护气体的焊接接头，起决定作用的是氦气的电
2.3纯氦保护气体电弧焊的局限
Hot Working Technology 2012, Vol.41, No. 03
140
上半月出版
虽然氩氦混合保护气体电弧焊接能一定程度上改善焊接接头的气孔缺陷，但一般情况下不用纯氦气保护气体电弧焊接(特殊情况：用负极化的钨极对铝进行TIG 直流电焊接除外) 。一方面由于氦气的导电率较低，会带来一些不好的结果，电弧不稳定；采用交流电气体保护焊接时引弧困难，采用MIG 焊接时熔滴过渡变得粗大且无规则。另一方面氦气比氩气昂贵而且较轻，氩气的原子质量是氦气的10倍，焊接时若要获得相同的保护效果，氦气流量必须是氩气的2～3倍，这样就增加了焊接成本。所以用混合的保护气体代替纯氩气或纯氦气，既节约成本改善焊接工艺，又一定程度上改善了接头的气孔缺陷。
[5][6][7][3][4]
Casting ·Forging ·Welding 金属铸锻焊技术
参考文献：
[1][2]
南京晨光机器厂情报室译．气孔率对焊缝机械性能的影响
[J]．中国科学技术情报研究所重庆分所,1970,49(7):71-78.疏达, 孙宝德, 王俊, 等．铝合金中气孔的形核机理[J]．铸造工程,1998,22(1-2):49-52.
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张志勇, 张晓牧, 彭云, 等．高强度铝合金厚板焊接气孔形态分析及混合保护气体效应[J]．焊接,2004,(7):13-16.
李敬勇, 章明明, 赵勇, 等．铝合金MIG 焊焊缝中气孔的控制
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Kanga B Y, Yarlagadda K D, Prasadb V, Kanga M J, et al ．Characteristics of alternate supply of shielding gases in alu-minum GMA welding [J]．Journal of Materials Processing Technology, 2009,209:4716-4721．[8]
Kuk J M, Janga K C, Lee D G, et al ．Effects of temperature and shielding gas mixture on fatigu life of 5083aluminum al-loy[J]．Journal of Materials Processing Technology, 2004, 155:1408-1414．[9][10]
陈东高, 朱军, 王冬生, 等．He-Ar 混合气体抑制铝合金焊缝皱皮的研究[J]．兵器材料科学与工程,2006,29(6):24-27．
张育故, 译．铝的保护气体焊接-用Ar 2或是Ar 2-He 2混合气体
3结论
铝合金的惰性气体保护焊接时，气孔缺陷的存在会导致焊接接头的综合性能显著下降，而采用氩气和氦气混合的气体保护方式焊接，可以有效降低铝合金焊接接头中气孔数量和尺寸大小，进而增强了焊接接头的力学性能。
[J]．国外金属加工,1998,(2):49-53
．
(上接第138页) 为Cu 含量89.21%，Zn 含量10.79%，即为单α固溶体相区，由此说明焊缝区合
金的Zn 不是单独来自于所加焊药中的合金剂，而是在自蔓延燃烧过程中反应生成的铜液与母材熔合，母材中的Zn 熔入焊缝区使得凝固后的焊缝区为α固溶体相区，枝晶干富铜，枝晶间富锌。熔合区由于接近母材，获得Zn 含量高于焊缝区，网状β逐渐出现并增多。由Cu-Zn 相图可知，当锌含量高于
步提高，组织成分宏观偏析更加显著；如图3(d)所示，焊缝金属中Zn 含量更进一步显著增加，焊缝合金区中的混合熔化区域增大，β相含量明显增多。
3结论
（1）H62手工自蔓延焊接接头焊缝区为单相
α，熔合区和热影响区组织由α相和网状β相组成。
（2）焊缝金属中的Zn 来源于焊药合金剂中的
31.9%时，该区域合金熔体凝固过程中，首先生成β
晶粒，当温度降至α+β相区时，α相由β晶粒的一定晶面上析出，呈具有一定位相的具有针片状外形的魏氏体组织[3]。
相比于图3(a)，观察图3(b)、(c)和(d)可知，随着
Zn 和母材中的Zn 。
（3）随着焊缝金属中Zn 含量的增加，焊接接头抗拉强度和硬度提高，冲击韧度有所下降；整个焊缝凝固过程仍不是非平衡凝固过程，焊缝合金组织不均匀，测得硬度值存在着较大的起伏。
（4）由于受热源加热时间变长，靠近焊缝熔合区的晶粒明显大于母材处晶粒；热影响区存在较宽过热区，使焊接接头热影响区变得薄弱。参考文献：
[1][2][3]
辛文彤, 李志尊, 李宝峰．一种野外快速焊接技术[J]．焊接,
Zn 加入量的提高，焊缝区α固溶体颗粒提前细化，
出现熔合区位置向合金区靠近，β固溶体呈网状分布于α固溶体上。查阅锌的物理性质可知，Zn 的熔点仅为419.73℃，沸点仅为907℃，故自蔓延反应过程中，药粉中加入的锌粉会有部分烧损，不能完全进入焊缝金属，故最终形成的焊缝金属中的Zn 来源有两部分：一是熔合H62母材中的Zn ；二是药粉经高温反应烧损后剩余的Zn 。如图3(c)Cu-Zn焊缝金属，通过进一步添加锌粉，焊缝金属中Zn 含量进一《热加工工艺》2012年第41卷第03期
2005,(1):19-21.
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