1.铸造镁合金的铸造镁合金的应用和技术进展

2.想详细了解镁合金,它可以用于什么产品上,目前及未来的市场行情怎么样?

3.镁合金的产品特点

铸造镁合金的铸造镁合金的应用和技术进展

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90年代以来,在世界范围内,镁作为一种迅速崛起的工程金属材料,每年以15%的速率保持快速增长,远远高于铝、铜、锌、镍以及钢铁,这在近代工程金属材料的应用中是前所未有的。以镁合金压铸件为例,根据国际镁协会(International Magnesium Association)和HydroMagnesium的估计,1991年,在全球镁合金压铸件中,镁的应用已达到24000t。此后每年以15%—20%的速率稳步增长,及至19年,已达64 000t。2000年突破100 000t大关。到2008年,可能增加到240000t规模,其中80%是汽车工业的应用 。

1 铸造镁合金的应用

1.1 航空航天领域

就航空材料而言,结构减重和结构承载与功能一体化是飞机机体结构材料发展的重要方向。镁由于其低密度、高比强度的特性使得其很早就在航空工业上得到应用。航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著,商用飞机与汽车减重相同重量带来的燃油费用节省,前者是后者的近100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍,更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。正因为如此,航空工业才会取各种措施增加镁合金的用量。

1.2 军事领域

镁合金重量轻、比强度和刚度好、减振性能好、电磁干扰屏蔽能力强等特点能满足军工产品对减重、吸噪、减震、防辐射的要求。

1.3 汽车领域

镁合金用作汽车零部件通常表现为以下优点:

1)提高燃油经济性综合标准,降低废气排放和燃油成本,据测算,汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重,汽车每减重10%,耗油将减少8%-10%;

2)重量减轻可以增加车辆的装载能力和有效载荷,同时还可改善刹车和加速性能;

3)可以极大改善车辆的噪音、振动现象。

1.4 摩托车领域

50多年来,经过不断的技术革新,镁合金在摩托车上的应用也不断在广度和深度上进行扩展,应用车型从赛车扩展到运动型摩托、轻便型摩托、概念型摩托,覆盖欧美日十几种主要摩托车品牌,镁合金应用部件涵盖动力系统,传动系统以及各种摩托车附件四十余种,其中仅英国的Dymay轮毂就应用多达400种车型。国内摩托车镁合金的应用目前尚属空白,重庆隆鑫率先试制出型号为LXl50的“镁合金绿色概念摩托车”,在国内引起了广泛的关注,所用的12个零部件如今已有3个实现了规模化生产。

1.5 3C领域

3C产品——Computer,Communication,Consum·erElectronicProduct(计算机类、通讯类、消费类电子产品)是当今全球发展最快的产业,数字化技术导致了各类数字化产品的不断涌现。镁合金3C产品最早出现于日本,1998年,日本厂商开始在各种可携式商品(如PDA.手机等)用镁合金材质,如今运用镁合金最普遍的3C产品是笔记本电脑,也是由日本Sony公司率先推出的。在3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下,近年来镁合金的应用得到了持续增长。

2 铸造镁合金的熔炼技术

2.1 铸造镁合金液的阻燃技术

2.1.1 熔剂保护法

利用低熔点的化合物在较低的温度下熔化成液态,在镁合金液面铺开,因阻止镁液与空气接触从而起到保护作用。现在普遍使用的熔剂由无水光卤石(MgCI2—KC)为主,添加一些氟化物、氯化物组成。该剂使用较方便,生产成本低,保护使用效果好,适合于中小企业的生产特点。但是,该剂使用前要重新脱水,使用时会释放出呛人的气味。由于熔剂的密度较大会逐渐下沉,需要不断添加。使用过程中释放出大量有害气体,污染环境、腐蚀厂房严重。因此,研究新型的覆盖、精炼效果好且无公害的镁合金熔剂是一项重要课题。

2.1.2气体保护法

气体保护法是在镁合金液的表面覆盖一层惰性气体或者能与镁反应生成致密氧化膜的气体,从而隔绝空气中的氧,用的主要保护气体是6、S02、CO2、Ar、N2等。为了进一步提高保护作用和减少较贵的6气体的用量,国外一般在6气体中混合空气或其他干燥气体如CO:混合气体保护效果好,但是存在以下问题:

1)污染环境,6会产生S02、4等有毒气体,6对全球变的作用是CO2的24900倍;

2)设备复杂,需要复杂的混气装置和密封装置;

3)腐蚀设备,显著降低坩埚使用寿命。

2.1.3 合金化法

过去人们用在镁合金中添加铍元素来提高镁合金的阻燃性能,但铍的毒性较大,且加入量过高会引起晶粒粗化和增加热裂倾向,因此受到添加量的限制。日本学者研究认为,添加一定量的钙能明显提高镁合金的着火点温度,但是存在着加入量过高,且严重恶化镁合金的力学性能。同时加入钙和锆具有阻燃效果。国内研究认为,在镁合金AZ91D中加入稀土铈可有效提高镁合金的起燃温度。

2.2 镁合金熔体的变质处理技术

镁合金熔炼变质的目的是改变镁合金的组织形态,该工艺对合金的晶粒大小和力学性能有较大的影响,且对镁液中的氧化夹杂亦有一定影响。研究表明,对于不含Al的镁合金,用锆进行变质处理具有很好的晶粒细化效果,作用原理是Zr发生包晶反应,促进晶粒细化。在Mg—Al类合金中加入合适的碳素材料后,使其与合金液起化学反应生成A1C4,该化合物可以起到外来晶核的作用,促使镁合金的晶粒细化。在AZ91镁合金基础上添加不同含量的混合稀土,对其铸态和固溶时效的组织及性能也有明显的效果。

3 镁合金成形技术

镁合金成形分为变形和铸造两种方法,当前主要使用铸造成形工艺。镁合金可以砂型铸造、消失模铸造、压铸、半固态铸造等方法成型,近年来发展起来的镁合金压铸新技术有真空压铸和充氧压铸,前者已成功生产出AM60B镁合金汽车轮毅和方向盘,后者也己开始用于生产汽车上的镁合金零件。解决汽车大型和复杂形状零部件的成形问题是当前进一步开发和改进镁合金成形加工技术的方向。这里就现在常用的镁合金铸造方法作一简要介绍。

3.1 压铸

该方法是将熔化的镁合金液,高速高压注入精密的金属型腔内,使其快速成形。根据把镁液送入金属型腔的方式,压铸机可分为热室压铸机和冷室压铸机两种。

1)热室压铸机。其压室直接浸在坩埚内镁液中,长期处于被加热状态,压射部件装在坩埚上方。这样压铸每循环一次时,不必特意给压室供给镁液,所以生产能快速、连续,易实现自动化。热室压铸机的优点是生产工序简单,效率高;金属消耗量少,工艺稳定;压入型腔的镁液较干净,铸件质量较好;镁液压人型腔时流动性好,适于压薄壁件。但压室、压铸冲头及坩埚长期浸在镁液中,影响使用寿命,对这些热作件材料要求较高。镁合金热室压铸机更适合生产一些薄壁而外观要求较高的零件,如手机和掌上电脑外壳等,但由于镁合金热室压铸机是用冲头直接将镁合金液经过封闭的鹅颈和喷嘴压人金属模型腔,因此压射时增压压力较小,一般不适用于汽车、航天航空等大型、壁厚、载荷大的零件。

2)冷室压铸机。每次压射时,先由手工或通过自动定量给料机把镁液注入压射套筒内,因而铸造周期比热室压铸机要长些。冷室压铸机的特点是: 压射压力高,压射速度快,所以可以生产薄壁件,也可以是厚壁件,适应范围宽;压铸机可大型化,且合金种类更换容易,也可与铝合金并用;压铸机的消耗品比热室压铸机的便宜。多数情况下,对大型、厚壁、受力和有特殊要求的压铸件用冷室压铸机生产。

镁合金压铸时,由于压射速度高,当镁液充填到模具型腔时,不可避免会有金属液紊流及卷气现象发生,造成工件内部和表面产生孔洞缺陷,因此对于要求高的铸件,如何提高其成品率是镁合金压铸所面临的主要问题之一。

3.2 半固态成形技术

镁合金半固态成形是近年来发展起来的成形技术,可以获得高致密度的镁合金制品,是具竞争力的镁合金成形方法。半固态成形主要有以下几种方法。

3.2.1 触变铸造

触变铸造是将制备的非枝晶组织的棒料定量切割后重新加热至液固两相区(固相体积分数为50%—80%),然后再用压铸或模锻工艺半固态成形,触变铸造不使用熔化设备,锭料重新加热后便于输送和加热,易于实现自动化;但是,制备预制坯料需要巨大的投资,而且关键技术为国外少数几家公司所垄断,导致其成本居高不下,仅适于制造需高强度的关键零件。

3.2.2 流变铸造

流变铸造用金属熔体做原料,冷却搅拌产生半固态合金浆料后,以管路或容器输送至压铸机直接成形,对于流变铸造,由于非枝晶半固态合金浆料在保持、状态控制和输送等方面存在着困难,在很大程度上限制了其工业应用,从而慢于触变铸造工业应用的步伐。随半固态铸造技术的进展,触变铸造在预制材料均匀性及成本、感应加热控制及材料消耗、成形过程的可靠性及重复性、废料回收等方面的限制越来越明显,其经济效益很难尽人如意,因此开发流变铸造再度受到人们的重视,日本日立制作所及UBE都开发出新的流变铸造工艺及设备。总之,流变铸造不仅可以低成本生产高质量的成形件,而且生产流程将比触变铸造显著缩短,更易于与传统压铸技术接轨,减少设备投资。显然,流变铸造技术将会有更大的应用潜力。

4 高性能铸造镁合金的研究进展

4.1 耐热镁合金

耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一,当温度升高时,它的强度和抗蠕变性能大幅度下降,使它难以作为关键零件(如发动机零件)材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。己开发的耐热镁合金中所用的合金元素主要有稀土元素(RE)和硅(Si)。稀土是用来提高镁合金耐热性能的重要元素。含稀土的镁合金QE22和WE54具有与铝合金相当的高温强度,但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍。

Mg—Al—Si(AS)系合金是德国大众汽车公司开发的压铸镁合金。175 cC时,AS41合金的蠕变强度明显高于AZ91和AM60合金。但是,AS系镁合金由于在凝固过程中会形成粗大的汉字状Mg2Si相,损害了铸造性能和机械性能。研究发现,微量Ca的添加能够改善汉字状MgaSi相的形态,细化Mg2Si颗粒,提高AS系列镁合金的组织和性能。

4.2 耐蚀镁合金

镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决:

1)严格限制镁合金中的Pe、Cu、Ni等杂质元素的含量。例如,高纯AZ91HP镁合金在盐雾试验中的耐蚀性大约是AZ91C的100倍,超过了压铸铝合金 A380,比低碳钢还好得多。

2)对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要求,可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。例如,经化学镀的镁合金,其耐蚀性超过了不锈钢。

4.3 阻燃镁合金

镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烧。实践证明,熔剂保护法和6、SO2、CO2、Ar等气体保护法是行之有效的阻燃方法,但他们在应用中会产生严重的环境污染,并使得合金性能降低,设备投资增大。

纯镁中加钙能够大大提高镁液的抗氧化燃烧能力,但是由于添加大量钙会严重恶化镁合金的机械性能,使这一方法无法应用于生产实践。

最近,上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心通过同时加入几种元素,开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金,成功地进行了轿车变速箱壳盖的工业试验,并生产出了手机壳体、MP3壳体等电子产品外壳。

4.4 高强高韧镁合金

现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。在Mg—Zn和Mg—Y合金中加人Ca、Zr可显著细化晶粒,提高其抗拉强度和屈服强度;加入Ag和Th能够提高Mg—RE—Zr合金的力学性能,如含Ag的QE22A合金具有高室温拉伸性能和抗蠕变性能,已广泛用作飞机、导弹的优质铸件;通过快速凝固粉末冶金、高挤压比及等通道角挤(ECAE)等方法,可使镁合金的晶粒处理得很细,从而获得高强度、高塑性甚至超塑性。

5 我国铸造镁合金的应用概况

5.1 生产受技术和装备的制约

目前我国原镁产量居世界首位。2000年全国产量约200000t,80%以上作为初级原料低价出口,国内消费20000t左右。其中只有2000t用于桑塔纳轿车变速箱壳体,其余均作为合金制备等一般用途。由于镁合金的技术装备和开发应用相对滞后,国内镁行业表现出严重的结构性矛盾。我国有色金属压铸已有相当的基础,现拥有压铸厂点及相关企业总共约3000家,压铸机制造厂约有20家,年产压铸件300000t。其中铝压铸件占75.5%,镁压铸件仅占1%左右。上海乾通汽车附件有限公司为上海桑塔纳轿车生产镁合金压铸变速箱外壳已有多年历史。但总体上看,与发达国家相比我国的压铸件综合质量较差(加工余量大、废品率高、合金利用率低、铸造工艺装备基础条件差、环保和能耗问题较严重、缺乏专门人才和新工艺新产品开发能力)。致使产品价格较高缺乏竞争力。可以说我们现有的基础完全不能适应镁合金产业化的要求。虽然镁合金从铸造工艺性看是一种非常适合于压铸的金属材料,但生产实践表明,镁合金压铸需要很高的技术水平和经验的积累。总的讲镁合金压铸的生产技术水平现在还很低,相对铝合金压铸,镁合金压铸件的质量和产量的稳定性较差、废品率较高,致使镁合金产品价格较高,制约了镁合金产品的推广应用和新产品的开发。应充分重视实现我国镁合金产业化过程中相关应用基础工作的研究和镁合金专门人才的培养。

5.2 高度重视

在“九五”期间科技部已开展了“镁合金材料在轿车上的应用研究”、“阻燃镁合金的研制”、“高品质牺牲镁阳极的研制”等课题的研究。前期投入的研究工作还有镁合金标准的研究、管理与运行机制创新研究等相关内容。2000年科技部启动了“镁合金开发应用及产业化”的前期战略研究,现该项目已列为国家“十五”重大科技攻关重大专项,正组织力量联合攻关;在国家“863”中也安排了有关镁合金新材料、新工艺的研究内容;国家计委也将镁合金产业化列为今年高新技术产业化示范项目;兵器等军工集团也开始启动了相应的研究开发。

5.3 国际合作日益活跃

2001年5月,工业研究院一行5人前来祖国大陆考察访问,并就大陆、香港、台湾地区共同开发镁合金应用技术达成合作备忘录;香港生产力促进局也曾就该项目的合作事宜派人来京进行了多次洽谈;香港力劲公司与清华大学合作成立了“压铸高新技术研究中心”;海峡两岸及香港已成立镁合金项目协调小组;清华大学成立了中俄“轻金属材料”国际合作实验室;2000年10月组织国内有关专家赴欧洲就镁合金工业化应用项目进行了考察、调研;中美有关部门也正在积极洽谈、沟通;宁夏华源与日本华源公司和日本金属株式会社还签署了共同开发耐热镁合金的合同书等。

5.4 企业态度非常积极

上海汽车(集团)公司、一汽集团、东风公司、奇瑞、长安、江铃等汽车企业都在用镁合金零部件;重庆隆鑫集团和西南铝业集团公司等单位合资组建的重庆镁业科技股份有限公司已经开发出了10多种镁合金摩托车零部件。这些镁合金零部件累计装车30多万辆。其单车用镁量达5 kS,总减重约3kg。

想详细了解镁合金,它可以用于什么产品上,目前及未来的市场行情怎么样?

镁合金 magnesium alloy

以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3左右),比强度高,弹性模量大,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。

镁合金的特点:在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。

应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。

镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。

应用范围:手机电话,笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

传热性:虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,镁合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面。

应用范围:在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。

电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。

应用范围:在手机电话的壳体和屏蔽材料上使用了镁合金。

机械加工性能:镁合金比其他金属的切削阻力小,在机械加工时,可以较快的速度加工。

表:各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1)

金属名 切削阻力

镁合金 1.0

铝合金 1.8

黄铜 2.3

铸铁 3.5

耐凹陷性好:镁合金与其他金属相比抗变形力大,由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。

对振动?冲击的吸收性:由于镁合金对振动能量的吸收性能好,使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外,冲击能量吸收性能好,比铝合金具有更好的延伸率的镁合金,受到冲击后,能吸收冲击能量而不会产生断裂。

应用范围:在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金,可减小振动达到低骚音。此外,为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用镁合金。

抗蠕变性能:镁随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变少。

再生:镁合金与塑料不同,它可以简单地再生使用且不降低其机械性能,而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。镁合金与其他金属相比,熔点低,比热小,在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。

表:各种材料的物理性质比较

材料名 密度(g/cm3) 熔点(℃) 导热系数(W/Mk) 抗拉强度(MPa) 屈服点(MPa) 延伸率(%) 比强度 杨氏模量(GPa)

镁合金(触变成形)

AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45

AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45

铝合金

(压铸成形) 380 2.70 595 100 315 160 3 117 71

钢铁 碳素钢 7.86 1520 42 517 400 22 66 200

塑料 ABS 1.03 90(Tg) 0.2 35 * 40 34 2.1

PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 85 6.7

镁合金的种类

1、合金名称

镁合金的合金名称是以主要添加合金元素及其百分比来取名。

2、主要合金的成分(ASTM规格)

合金名称 Mg Al Zn Mn Si Cu Ni Fe

AZ91D bal. 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 <=0.05 <=0.025 <=0.001 <=0.004

AM60B bal. 5.6-6.4 <=0.20 0.26-0.5 <=0.05 <=0.008 <=0.001 <=0.004

AM50A bal. 4.5-5.3 <=0.20 0.28-0.5 <=0.01 <=0.008 <=0.001 <=0.004

AS41B bal. 3.7-4.8 <=0.10 0.35-0.60 0.6-1.4 <=0.015 <=0.001 <=0.0035

3、主要合金的特征和应用范围

合金名称 特征 应用范围

AZ91D 强度高且耐腐蚀性好 电器产品的壳体等

AM60B 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等

AM50A 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等

AS41B 抗蠕变性能好 汽车上的减速箱等

镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程塑料。

在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。

镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250MPA,最高可达600多Mpa。屈服强度,延伸率与铝合金也相差不大。

镁合金还个有良好的耐腐蚀性能,电磁屏蔽性能,防辐射性能,可做到100%回收再利用。

镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高,可进行高精度机械加工。

镁合金具有良好的压铸成型性能,压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。

镁合金在汽车上最早的应用是三十年代英国伦敦城市公交的曲轴连杆箱体铸造件。在那个时期,生产出50多万件拖拉机变速箱壳体,而且至今仍在生产。在汽车动力系中,镁的应用数量最大的公司是大众汽车公司(VW)。这些部件的重为17公斤,比它所替代的铸铁件要轻50斤。

随着市场对镁产品需求应用领域的不断拓宽,从航空、航天、汽车零部件、钢铁脱硫、合金压铸件、3C产品的广泛应用,到民用产品的不断研发,以及镁合金技术的进一步研究,镁产品的发展愈来愈显现出它独特的不可替代的优点。同时由于镁合金较好的加工性能、较强的机械性能、重量轻、韧性好屏蔽性好,特别是具有极强的回收性能,越来越受到人们的青睐。

目前,全国六大镁合金基地建设已经初具规模,形成了重庆——镁合金汽车、摩托车制造,青岛——信息和通信产品开发,上海——汽车工业应用,深圳——镁合金压铸设备,辽宁——氧化镁及镁矿开发,宁夏——盐湖镁开发布局。

镁合金的产品特点

其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。

应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。

镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。

镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程塑料。

在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。

镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250MPA,最高可达600多Mpa。屈服强度,延伸率与铝合金也相差不大。

镁合金还个有良好的耐腐蚀性能,电磁屏蔽性能,防辐射性能,可做到100%回收再利用。

镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高,可进行高精度机械加工。

镁合金具有良好的压铸成型性能,压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。

但镁合金线膨胀系数很大,达到25~26 μm/m℃,而铝合金则为23 μm/m℃,黄铜约20 μm/m℃,结构钢12 μm/m℃,铸铁约10μm/m℃,岩石(花岗岩、大理石等)仅为5~9 μm/m℃,玻璃5~11 μm/m℃。

镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小,比强度高,弹性模量大,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。

镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。在相同载荷下,减振性是铝的100倍,钛合金的300~500倍。电磁屏蔽性佳,3C产品的外壳(手机及电脑)要能够提供优越的抗电磁保护作用,而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。质感佳,镁合金的外观及触摸质感极佳,使产品更具豪华感,而且,在空气中更不容易腐蚀。

镁合金的散热相对与合金来说有绝对的优势:根据公式:Q=dvC△t 其中Q—热量;d=比重;V=体积;C=比热容;△t =(t1-t2)变化的温度;当相同体积与形状的镁合金与铝合金,接受相同的热量Q时,二者变化的温度比为:△t/△t=2.74x0.23/1.81x1.05=1/3;即镁合金为铝合金的1/3;镁合金导热系数54W/mk;铝合金导热系数100W/mk;相差一倍。意味对于相同体积与形状的镁合金与铝合金材料的散热器,某热源生产的热量(温度)镁合金比铝合金更容易由散热片根部传递到顶部的速度,顶部更容易达到高温。即铝合金材料的散热器根部与顶部的温度差,比镁合金材料的散热器小。这意味着由镁合金材料制作的散热片根部的空气温度与顶部的空气温度温度差,比铝合金材料制作的散热片大,因此加速散热器内部空气的扩散对流,使散热效率提高。因此,相同温度,镁合金的散热时间还不用铝合金的一半。

所以,镁合金是应用于LED及其他灯饰,汽车应用零部件,及其他要求高质量,高强度,高韧性配件的理想材料。 在航天的应用

镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻,比重为1.8,强度也较低,只有200~300兆帕(20~30公斤/毫米2),主要用于制造低承力的零件。镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀,因此零件使用前,表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金具有较高的抗振能力,在受冲击载荷时能吸收较大的能量,还有良好的吸热性能,因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定,适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管,又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。例如,B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤,挤压件90公斤,铸件超过200公斤。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件,如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土丰富,已于70年代研制出加钇镁合金,提高了室温强度,能在300°C下长期使用,已在航空航天工业中推广应用。

目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。

(1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。

(2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。

根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g,年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大,汽车的轻量化成必然趋势。

手机电话,笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,镁合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面。 在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。

电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。

在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金,可减小振动达到低骚音。此外,为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用镁合金。

合金名称 特征 应用范围

AZ91D 强度高且耐腐蚀性好 电器产品的壳体等

AM60B 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等

AM50A 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等

AS41B 抗蠕变性能好 汽车上的减速箱等

机械加工性能

:镁合金比其他金属的切削阻力小,在机械加工时,可以较快的速度加工。

表:各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1)

金属名 切削阻力

镁合金 1.0

铝合金 1.8

黄铜2.3

铸铁3.5

耐凹陷性好:镁合金与其他金属相比抗变形力大,由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。

对振动·冲击的吸收性:由于镁合金对振动能量的吸收性能好,使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外,冲击能量吸收性能好,比铝合金具有更好的延伸率的镁合金,受到冲击后,能吸收冲击能量而不会产生断裂。

再生:镁合金与塑料不同,它可以简单地再生使用且不降低其机械性能,而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。镁合金与其他金属相比,熔点低,比热小,在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。

表:各种材料的物理性质比较

材料名 密度(g/cm3) 熔点(℃) 导热系数(W/Mk) 抗拉强度(MPa) 屈服点(MPa) 延伸率(%) 比强度 杨氏模量(GPa)

镁合金(触变成形)

AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45

AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45

铝合金

(压铸成形) 380 2.70 595 100 315 160 3 117 71

钢铁 碳素钢 7.86 1520 42 517 400 22 66 200

塑料 ABS 1.03 90(Tg) 0.2 35 * 40 34 2.1

PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 85 6.7镁合金的种类

在数码单反相机上的应用

镁合金由于密度低、强度较高,具有一定的防腐性能,常用来做单反相机的骨架。一般中高端及专业数码单反相机都取镁合金做骨架,使其坚固耐用,手感好。

用了镁合金机身的数码单反相机不仅是准专业级专业的象征,也具有高昂的价格。

按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。

1、合金名称

镁合金的合金名称是以主要添加合金元素及其百分比来取名。

2、主要合金的成分(ASTM规格)

合金名称 Mg Al Zn Mn Si Cu Ni Fe

AZ91D bal. 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 <=0.05 <=0.025 <=0.001 <=0.004

AM60B bal. 5.6-6.4 <=0.20 0.26-0.5 <=0.05 <=0.008 <=0.001 <=0.004

AM50A bal. 4.5-5.3 <=0.20 0.28-0.5 <=0.01 <=0.008 <=0.001 <=0.004

AS41B bal. 3.7-4.8 <=0.10 0.35-0.60 0.6-1.4 <=0.015 <=0.001 <=0.0035 1、电弧炉一步法冶炼稀土硅铁镁合金的工艺方法

2、铝、镁合金的固溶或均匀化热处理方法

3、镁合金的表面处理方法

4、镁合金加工专用模具组

5、镁合金在喷灌设备上的应用

6、镁合金在制做合金门窗及其型材方面的应用

7、耐热阻燃压铸镁合金及其熔炼铸造工艺

8、镁合金锻造成型新工艺

9、镁合金的熔炼方法

10、含有铝的镁合金用化成处理液、高耐蚀性表面处理镁合金制品及其制造方法

11、高耐腐蚀性表面处理镁合金制品及其制造方法

12、铝镁合金电缆桥架型材

13、铝镁合金电缆桥架

14、披覆有色彩薄膜的镁合金产品

15、铝镁合金电缆桥架型材

16、笔记本电脑铝镁合金外壳碳纤维的补强制法

17、高强度镁合金及其制备方法

18、镁合金专用水平连铸机

19、一种镁合金生产工艺

20、一种镁合金熔炼阻燃保护的方法

21、镁合金表面处理工艺

22、镁合金表面处理方法

23、镁合金的表面处理方法及镁合金构件

24、镁及镁合金环保型阳极氧化电解液及其应用

25、一种用于制备镁合金锭料的方法

26、一种镁合金粒的制备方法及其产品

27、镁合金薄壁铸造的压铸方法

28、含mg2si强化相镁合金的组织细化熔铸工艺

29、汽车用多元耐热镁合金及其熔铸工艺

30、一种制备超细晶粒组织变形镁合金的方法

31、低成本耐热镁合金

32、镁合金凝固过程表面合金化工艺

33、模铸镁合金

34、低热裂倾向性固溶强化高强度铸造镁合金

35、低热裂倾向性高强度压铸镁合金

36、镁合金成形品及其制造方法37、用湿式喷砂机处理镁合金表面的方法

38、镁合金精炼剂及生产方法

39、镁合金成形品的涂覆结构及涂覆方法、以及该涂覆结构作为外包装部件的应用

40、镁合金屑专用铣床

41、一种电磁泵充型的镁合金低压铸造系统

42、镁合金屑数控专用铣床

43、大跨距铝镁合金桥架型材

44、铝镁合金防腐涂层

45、下流式高纯度镁和镁合金熔炼坩锅

46、压流式高纯度镁和镁合金熔炼坩锅

47、通过加钙-镁合金从熔融铅中除去铋的方法

48、基于酰胺的防冻剂浓缩物以及用于保护镁和镁合金的含这些浓缩物的冷却剂组合物

49、镁和/或镁合金制部件的制造方法

50、镁合金压铸机熔炉结构

51、无助熔镁合金废料回收炉结构及其回收系统

52、用于镁合金的化学转化试剂、表面处理方法和镁合金基质

53、抗蠕变镁合金

54、镁合金散热器片及其制造方法

55、镁合金安全气囊方向盘骨架

56、一种含nd-sr铸造镁合金及其制备方法

57、一种用于镁合金的复合阻燃变质工艺

58、镁合金表面多元复合氧化物膜的氧化处理方法

59、镁合金消失模铸造阻燃涂料及其制备方法

60、锌铝铜镁合金丝

61、镁合金表面复合陶瓷质膜和生成方法

62、废镁合金真空回收工艺及设备

63、镁合金固态冲压成型工艺方法

64、炉内加热固态扩散镁或镁合金制品表面合金化方法

65、一种新型耐蚀锌基稀土铝镁合金负极材料

66、镁合金安全帽或头盔及其制备方法

67、具有高耐蚀性的镁合金和镁合金元件

68、一种倾转式镁合金熔炼炉浇注装置

69、高延展性镁合金材料的制造方法

70、镁合金无铬化学转化膜制备方法及所用成膜溶液

71、强韧阻燃镁合金

72、用镁及镁合金造粒的方法

73、一种镁合金的制备方法

74、镁合金轮毂压力铸造装置及其方法

75、一种铸造轮毂的镁合金及其熔炼与成型方法

76、一种镁合金用细化剂及其制备方法

77、镁合金金属型铸造涂料及制备方法

78、镁合金除铁熔剂及其生产方法

79、镁合金熔炼炉

80、镁合金废旧料再生工艺

81、镁合金超声波阳极氧化方法

82、铜镁合金绞线的制造方法

83、高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺

84、流动性优异的镁合金及其材料

85、热轧用镁合金板的制造方法及镁合金的热轧方法

86、镁合金板材加工方法及专用装置

87、镁合金上化学镀镍的方法

88、镁合金专用泡沫陶瓷过滤器制备方法

89、镁合金表面均匀聚苯胺薄膜的制备方法

90、大型重熔镁及镁合金产品防止收缩裂纹的方法

91、镁合金除硅熔剂及生产方法

92、镁合金型材毛坯、其连续铸造方法及连续铸造装置

93、一种镁及镁合金锭的浇注方法

94、用于摩托车发动机上的镁合金左后盖

95、除涂层的方法、制备再生镁合金的方法和再生涂料的方法

96、用于摩托车发动机上的镁合金左前盖

、用于摩托车发动机上的镁合金右曲轴箱盖

98、镁合金板材热冲压装置

99、一种镁及镁合金锭的浇注设备

100、卧式冷室镁合金压铸机

目前,全国六大镁合金基地建设已经初具规模,形成了重庆——镁合金汽车、摩托车制造,青岛——信息和通信产品开发,上海——汽车工业应用,深圳——镁合金压铸设备,辽宁——氧化镁及镁矿开发,宁夏——盐湖镁开发布局。