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镁业焦点

镁合金网:镁合金和它的应用前景

2018-11-19 15:26:31.0 来源:中国镁合金产业网

镁合金材料1808年面世, 1886年始用于工业生产。镁合金压铸技术从1916年成功地将镁合金用于压铸件算起,至今也经历了八十余年的发展。人类在认识和驾驭镁合金及其制品的生产技术方面,经历了漫长的探索历程。从1927年推出高强度MgAl9Zn1开始,镁合金的工业应用获得了实质性的进展。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件,1946年单车使用镁合金量达18kg左右。美国在1948~1962年间用热室压铸机生产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。尽管如此,过去镁合金作为结构材料主要用于航空领域,在其它领域,世界上镁的主要用途是生产铝合金,其次用于钢的脱硫和球墨铸铁生产。

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近年来,由于人们对产品轻量化的要求日益迫切,镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步,压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求,镁合金压铸技术正飞速发展。此外,镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域,如手提电脑外壳,手提电锯机壳,鱼钩自动收线匣,录像机壳,移动电话机壳,航空器上的通信设备和雷达机壳,以及一些家用电器具等。

镁主要由含镁矿石提炼。我国辽宁省大石桥市一带的菱镁矿储量占世界储量的60%以上,矿石品位高达40%以上。我国生产的镁砂和镁砂制品大量用于出口。充分利用我国丰富的镁砂资源进行深度开发,结合我国汽车、计算机、通讯、航天、电子等新兴产业的发展,促进镁合金压铸件的生产和应用,是摆在我国铸造工作者面前的一项任务。

压铸镁合金的研究

镁合金的密度小于2g/cm3,是目前最轻的金属结构材料,其比强度高于铝合金和钢,略低于比强度最高的纤维增强塑料;其比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料;其耐腐蚀性比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380;其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金;鉴于镁合金的动力学粘度低,相同流体状态(雷诺指数相等)下的充型速度远大于铝合金,加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低,故其熔化耗能少,凝固速度快,镁合金实际压铸周期可比铝合金短50%。此外,镁合金与铁的亲和力小,固溶铁的能力低,因而不容易粘连模具表面,其所用模具寿命比铝合金高2~3倍。

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常用的压铸镁合金大多是美国牌号AZ91,AM60,AM50,AM20,AS41和AE42,分别属于Mg-Al-Zn,Mg-Al-Mn,Mg-Al-Si和Mg-Al-RE四大系列。对与压铸镁合金,目前主要有以下几个方面的研究:

(1) 高温使用性能:目前AZ及AM两个系列的镁合金压铸件占汽车用镁合金压铸件的90%,这两个系列的镁合金在150℃以上强度均明显下降。现已开发出150℃以上抗蠕变能力的AS系列压铸镁合金,如AS41A合金(Mg43%Al1%Si0.35%Mn),其175℃蠕变强度优于AZ91D和AM60B,且有较高伸长率、屈服强度和抗拉强度。大众公司Beetle发动机曲轴箱以前一直采用AS41和AS42,最近采用的一种改进的合金AE42在高温下的蠕变性能则更好些。某些微量元素如稀土元素Y、Nd、Sr等,对压铸镁合金具有明显的晶粒细化作用,可提高压铸镁合金的强度和抗蠕变能力,如最近研制的AE42的抗蠕变能力优于传统MgAlSi合金,可在200~250℃长期使用。但AS和AE合金对高温性能的改善仍是有限的,其铸造性能比AZ和AE合金要差,加之稀土元素成本高,使生产和应用受到一定限制。

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