2012年镁及镁合金压铸技巧及其利用前景-压铸模

　　镁是极重要的有色金属，它比铝轻，可能很好地与其它金属构成高强度的合金，镁合金存在比重轻、比强度跟比钢度高、导热导电性好、兼有良好的阻尼减震跟电磁屏蔽机能、易于加工成型、轻易回收等长处，因此被誉为“21世纪绿色工程材恋。但长期以来，因为受价格昂贵跟技巧方面的限度，镁跟镁合金只少量利用于航空、航天及军事产业，因此被称为“贵族金属”。自20世纪90年代以来，在传统的利用范畴里，镁的须要量始终增加。据报道，金属镁的须要量以每年5%的速度递增。镁是继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料，被广泛地利用于航空航天、汽车、电子、挪动通信、冶金等范畴。可能预计，因为其它构造金属出产本钱的增加，金属镁在将来的重要性变的更大。

　　1.1镁的资源丰富镁的地壳表层储量居第8位，占1、9%（品质比），而我国的镁储量占世界第一。镁在天然界中以化合态存在，镁矿石重要包含菱镁矿（重要含MgCO3）跟白云石（重要含CaCO3-MgCO3）。我国已探明的菱镁矿资源总量为３１．４5亿t，占世界储量的２２．５％，产业储量为２７亿t；白云石４０亿t；蛇纹石３０亿t。电视墙另外，盐湖跟海水中也含有大量的镁。青海柴达木盆地的３３个盐湖镁盐储量为４７．５亿t，而且储存情势为非常有利于开采的高纯度氯化镁。每千克海水中约含３．８g氯化镁，１．７克硫酸镁，因此海水中含镁约为２．１t（２１００亿t）。据专家估计，镁资源的开采年限可达１０００年，对仁攀类而言几乎就是取之不尽用之。

　　1.2镁及镁合金的精良特点镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是１．７４g／cm３，只有铝的２／３，钛的２／５，钢的１／４；镁合金比铝合金轻３６％、比锌合金轻７３％、比钢轻７７％。除了比重低，镁还有很多其它的优良物理特点，这些优良的物理特点重要表示在：比铝高３０倍的减振机能；比塑料高２００倍的导热机能；其热膨胀机能只有塑料的１／２。跟压铸铝合金比拟，镁除了上述物感机能等长处，还存在较高的机械机能。镁的强度跟钢度要明显好于塑料，延长率跟冲击抗力则明显好于压铸铝合金。镁有很好的加工机能，也就是说有很好的锻造机能。跟其它材料比，它的制造本钱很低，值得器重的是，只管每公斤镁锭的价格要比铝跟铁贵一些，但它单位体积的成品价格多少乎是一样的。镁的物理化学特点使其比铝更合适压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的２／３，比热只有铝的３／４，并且有非常低的溶铁性。这些特点使镁压铸件达到跟铝多少乎雷同的单位分量出产本钱。镁合金材料１８０８年面世，１８８６年利用于产业出产。镁合金压铸技巧从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。仁攀类在熟悉跟驾驭镁合金及其制品的出产技巧方面，经历了漫长的摸索过程。从１９２７年推出高强度ＭgＡ１９Ｚn１开端，镁合金的产业利用获得了本质性的进展。１９３６年德公大众汽车公司开端用压铸镁合金出产“甲壳虫”汽车的发动机传动舷整机，１９４６年单车利用镁合金量达１８kg左右。美国在１９４８～１９６２年间用热室压铸机出产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。只管如此，过往镁合金作为构造材料重要用于航空范畴，在其它范畴，世界上镁的重要用处是出产铝合金，其次是用于钢的脱硫跟球墨铸铁出产。谐波治理近年来，led照明因为人们对产品量化的请求日益急切，镁合金机能的始终改良及压铸技巧的明显进步，压铸镁合金的用量明显增加。特别是仁攀类对汽车提出了进一步减轻分量、降落燃耗跟排放、进步驾驶保险性跟舒服性的请求，镁合金压铸技巧正飞速发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其余范畴，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩主动收线匣，机壳，挪动电话机壳，航空器上的通信设备跟雷达机壳，以及一些家用电器具等。

　　2．压铸镁合金的特点镁合金的密度小于２g/Cm3,是目前最轻的金属构造材料，其比强度高于铝合金跟钢，略低与比强度最高的纤维加强塑料；其比钢度与铝合金跟钢相称，远高于纤维加强塑料；其耐腐化性比低潭嗌僦好的多，已超过压铸铝合金Ａ３８０；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金；鉴于镁合金的能源学粘度低，雷同流体状况（雷诺指数相等）下的充型速度弘远于铝合金，加之镁合金熔点、比热容跟相变潜热均比铝合金低，螺旋钢管故其熔化耗能少，凝固速度快，镁合金实际压铸周期可比铝合金短５０％。此外，镁合金与铁的亲跟力小，固熔铁的才能低，因此不轻易粘连模具名义，其所用模具寿命比铝合金高２~３倍。常用的压铸镁合金大多是美国牌号ＡＺ９１，ＡＭ６０，ＡＭ５０，ＡＭ２０，ＡＳ４１跟ＡＥ４２，分辨属于Ｍg-A1-Zn,Mg-A1-Mn,Mg-A1-Si跟Mg-A1-RE四大系列。对与压铸镁合金，目前重要有以下多少个方面的研究：

　　2.1利用机能：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℃以上强度均明显降落。现已开发出150℃以上抗蠕变才能的AS系列压铸镁合金，如AS41A合金（Mg431%Si0.35%Mn）,其175℃蠕变强度优于AZ91D跟AM60B，且有较高伸长率、谐波治理有怎样的运作原理？强度跟抗拉强度。大众公司Beetle发动机曲轴箱以前始终采取AS41跟AS42，最近采取的一种改进的合金AE42在高温下的蠕变机能则更好些。某些微量元素如稀土元素Y、Nd、Sr等，对压铸镁合金存在明显的晶粒细化作用，可进步压铸镁合金的强度跟抗蠕变才能，如最近研制的AE42的抗蠕变才能优于传统MgA1Si合金，可在200~250℃长期利用。但AS跟AE合金对高温机能的改良还是有限的，其锻造机能比AZ跟AE合金要差，加之稀土元素本钱高，使出产跟利用受到必定限度。

　　2.2延展性：目前，压铸件在须要保险及高断裂韧的用处上增加非常敏捷。在工作情况下要进步接收能量的才能，就应高材料的断裂韧性。通过在合金中减少铝，可能做这点。AM60跟AM50在仪表板托架、转向盘转轴及座椅等保险部件上得到广泛利用，AM20目前还利用到座椅的后背框架。另外，断裂延长率与温度关联也是相称密切的，尤其是在约50℃以上时，?露鹊脑黾佣黾印?

　　2.3镁合金的耐蚀性：耐蚀性也曾是镁合金扩大利用的一大妨碍。镁的化学活性高，以镁为基的合金跟复合材料易产生微电池腐化，个别低纯度压铸镁合金的耐蚀性差。严格了Fe、Ni、Cu等杂质元素的高纯度压铸镁合金（如AZ91D），以及含稀土的AE42，其盐雾实验的耐蚀性已超过压铸铝合金A380，远好于低潭嗌僦。调剂化学成分、名义处理跟把持微观组织等均可改良其耐蚀性。只管进步镁合金件耐蚀性的方法众多，但若不从材质本身解决标题，耐蚀性差始终是镁合金件获得大量利用的一个技巧妨碍。

　　压铸模的工作原理2.4阻燃镁合金：在镁合金中增加AI（2.5%）、制氮机Be合金（Be进量为0.00005%~0.03%）或含Ca合金,也可有效地避免镁合金液的氧化。目前，一些研究者正在从事存在阻燃机能镁合金的研究，这一研究一旦获得成功，则镁合金就像铝合金一样跟锻造，获得更为广泛的利用前景。

　　2.5镁合金基复合材料：用碳化硅等颗粒加强的镁合金基复合材料已进行了多年的研究开发，目前虽尚未达到在压铸范畴贸易利用的阶段，但已用砂型锻造、精巧锻造等方法制成了叶轮、自行车曲柄、汽车缸套等铸件，并有将这种复合材料与半固态锻造相结合，利用于压铸跟挤压锻造范畴的发展趋势。

　　3.镁合金压铸方法：镁合金可用冷室或热室压铸机压铸。与其余压铸合金一样，传统的压铸技巧使镁合金液以高速的紊流弥散状况充填压铸行腔，气体在高压下或者溶解在压铸合金内，或者构成很多弥散分布在压铸件内的高压微气孔。因此用传统压铸方法出产的镁合金压铸件不能进行热处理强化，也不能在较高温度下利用。为了打消这种缺点，进步压铸件的内在品质，扩大压铸件的利用范畴，近20年来研究开发了一些新的压铸方法，其中包含充氧压铸，半固态金属流变或触变压铸跟挤压锻造，以及多少经起伏的真空压铸等。近年来美国、日本跟英国等国的公司接踵开发出镁合金半固态触变射压锻造机。镁合金半固态触变射压锻造机以必定压力将半固态镁合金射进压铸型内而使之成形，其工作原理类似于注塑机。它将预制的非枝晶态镁粒送进螺旋给料机构，在螺旋给料机构中将镁粒加热到半固态，并通过螺旋给料机构另一端的镁合金浆料收集室将半固态镁合金浆料送进压射室进行射压成形。这种锻造成形方法代表了镁合金铸件出产的一个发展方向。

　　4.市场发展猜想据文献报道，当初世界工程构件镁合金须要的98%来自于压铸行业，而其中的70%以上又用于汽车产业，因此镁合金的压铸工艺机能对其在产业中利用的发展起着决定性的作用。是镁合金用量最多的地区，其年发展速度为30%。有名的汽车公司如福特、通用跟渴攀莱斯勒等公司在过往的十多少年里始终致力于新型镁合金跟镁合金离合器壳体、转向柱架、进气歧管及照明夹持器等汽车零部件的开发与利用。1996年能源部与通用、福特跟渴攀莱斯勒三大集团签订了一项名为“PNGV”（新一代交通工具）的配合打算，该打算的目标在于出产出合乎市场请求的节能轿车。通用汽车公司于1997年成功地开发出镁合金汽车轮毂，并且与世界最大的镁出产与加工公司——Haydro公司签定了利用镁合金压铸件的协定；威斯康辛Lindberg触变成形发展核心对镁合金压铸技巧进行了翻新，采取半固态压铸技巧出产出镁合金赛车离合器片与汽车传动整机。欧洲的镁合金用量仅次于，其年发展速度为60%。有名的奔驰汽车公司最早将镁合金压铸件利用于汽车座支架，奥迪汽车公司第一个推出镁合金压铸汽车仪表板，可能说事推动镁合金压铸发展的前驱与主动军。1997年，又由联邦科技部（BMBF）牵头，结合大众汽车公司等50余家企业跟慕尼黑产业大学等6所大学及研究所，投资2500万马克进行了一项为期3年的“MADICA”（镁合金压铸）发展名目。风田汽车公司首先制造出镁合金汽车轮毂、转向轴体系、凸轮罩等零部件；三菱公司与产业科技部配合，开发出超轻量镁合金发动机。目前，日本的各家汽车公司都出产跟利用了大量的镁合金壳体类压铸件。近年来，仁攀类对汽车提出了进一步减分量、降落燃耗跟排放、进步驾驶保险性跟舒服性的请求，因为镁比钢材轻75%用镁合金压铸件代替钢件可使轿车单重减少0.7L，因此汽车用镁合金压铸件产量在产业发达国度呈现了持续疾速增加的势头。福特汽车公司的目标是力争多少年后中型车百公里油耗少到3升；目前AudiA6轿车的单车镁合金压铸件总重以达14.2kg。其将来目标是将单车镁合金压铸件总重增加到50~80kg。日本三菱铝业公司正与产业科技部配合开发一种超轻品质的镁发动机。目前，轿车上采取镁合金的部件有座椅上一些部件、月嫂公司膝垫、转向柱部件、转向盘、制动与离合器踏板托架、保险气囊限度安装、踏板托架、轿车音响小的散热器框架、镜托架以及可开式车顶的一些部件；轿车发动机中的发动机机体、气缸盖、进气管、油泵壳体、帮助安装的支架以及电器接线安装；还有变速箱、离合器壳体、转向盘.柱、阀盖、阀板、车窗、马达壳体、油滤接头、进气歧管、镜罩、大灯保持架、制动防抱逝世体系的托架、车轮、油箱门。将来的发展中，在一些大型压铸件上，也将拓展它的利用，如车顶、发动机盖、后舱盖、内门板框架、仪表板等。其它的如须要保险及高断裂韧性的零部件，也将是镁合金拓展利用的范畴，如座椅框架、转向柱、车身板、发动机前的散热器格栅加强板及一些车身构造支撑件。汽车在向着更保险、更轻巧、更省材与更节能、传染更轻、更舒服的方向发展，请求对汽车采取新的概念设计，这为镁合金在汽车产业中的利用开辟了更加广阔的范畴。镁合金压铸件在汽车中的利用量将跟着汽车产量的逐步增加而以更快的速度回升。

　　跟着我国加进WTO世界，将进一步加速成为寰球制造核心的趋势，镁合金压铸品出产工艺烦杂，须要大量的人工把持，难要全面实现主动化。基于原料，劳力本钱跟就近配套的须要，世界发达国度的镁合金产品亦会逐步向我国转移，为我国镁合金产品的发展供给了更大的机会。6.结语镁合金压铸是一个集设计、制造与研究于一体的体系工程，汽车用镁合金重要是压铸类产品，采取镁压铸件使汽车品质减轻，耗油量减少，排出废气减少；且镁合金压铸件存在减噪减振机能跟锻造精度高等长处，综合经济效益好，是汽车轻量化最有希看的重要材料。存在广阔的利用前景。我国事镁资源极其丰富的国荚冬原镁产量居世界首位，占寰球产量的40%，为发展镁合金压铸供给了良好的基本。同时，镁合金作为最轻的金属工程材料，凭借其精良的机械机能跟抗电磁烦扰及屏蔽机能，在我国汽车、摩托车及3C范畴的利用越来越广，可能预计，我国镁合金压铸业大发展的时代正在到来。