本文關(guān)鍵詞：鑄造鎂合金的應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

鑄造鎂合金的應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)展90年代以來，在世界范；1鑄造鎂合金的應(yīng)用；1.1航空航天領(lǐng)域；就航空材料而言，結(jié)構(gòu)減重和結(jié)構(gòu)承載與功能一體化是；1.2軍事領(lǐng)域；鎂合金重量輕、比強(qiáng)度和剛度好、減振性能好、電磁干；1.3汽車領(lǐng)域；鎂合金用作汽車零部件通常表現(xiàn)為以下優(yōu)點(diǎn)：；1)提高燃油經(jīng)濟(jì)性綜合標(biāo)準(zhǔn)，降低廢氣排放和燃油成；鑄造招聘上鑄才網(wǎng)

鑄造鎂合金的應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)展 90年代以來，在世界范圍內(nèi)，鎂作為一種迅速崛起的工程金屬材料，每年以15%的速率保持快速增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁、銅、鋅、鎳以及鋼鐵，這在近代工程金屬材料的應(yīng)用中是前所未有的。以鎂合金壓鑄件為例，根據(jù)國際鎂協(xié)會(huì)(International Magnesium Association)和HydroMagnesium的估計(jì)，1991年，在全球鎂合金壓鑄件中，鎂的應(yīng)用已達(dá)到24000t。此后每年以15%—20%的速率穩(wěn)步增長，及至1997年，已達(dá)64 000t。2000年突破100 000t大關(guān)。到2008年，可能增加到240000t規(guī)模，其中80%是汽車工業(yè)的應(yīng)用。

1 鑄造鎂合金的應(yīng)用

1.1 航空航天領(lǐng)域

就航空材料而言，結(jié)構(gòu)減重和結(jié)構(gòu)承載與功能一體化是飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的重要方向。鎂由于其低密度、高比強(qiáng)度的特性使得其很早就在航空工業(yè)上得到應(yīng)用。航空材料減重帶來的經(jīng)濟(jì)效益和性能的改善十分顯著，商用飛機(jī)與汽車減重相同重量帶來的燃油費(fèi)用節(jié)省，前者是后者的近100倍。而戰(zhàn)斗機(jī)的燃油費(fèi)用節(jié)省又是商用飛機(jī)的近10倍，更重要的是其機(jī)動(dòng)性能改善可以極大提高其戰(zhàn)斗力和生存能力。正因?yàn)槿绱�，航空工業(yè)才會(huì)采取各種措施增加鎂合金的用量。

1.2 軍事領(lǐng)域

鎂合金重量輕、比強(qiáng)度和剛度好、減振性能好、電磁干擾屏蔽能力強(qiáng)等特點(diǎn)能滿足軍工產(chǎn)品對(duì)減重、吸噪、減震、防輻射的要求。

1.3 汽車領(lǐng)域

鎂合金用作汽車零部件通常表現(xiàn)為以下優(yōu)點(diǎn)：

1)提高燃油經(jīng)濟(jì)性綜合標(biāo)準(zhǔn)，降低廢氣排放和燃油成本，據(jù)測(cè)算，汽車所用燃料的60%消耗于汽車自重，汽車每減重10%，耗油將減少8%-10%;

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2)重量減輕可以增加車輛的裝載能力和有效載荷，同時(shí)還可改善剎車和加速性能;

3)可以極大改善車輛的噪音、振動(dòng)現(xiàn)象。

1.4 摩托車領(lǐng)域

50多年來，經(jīng)過不斷的技術(shù)革新，鎂合金在摩托車上的應(yīng)用也不斷在廣度和深度上進(jìn)行擴(kuò)展，應(yīng)用車型從賽車擴(kuò)展到運(yùn)動(dòng)型摩托、輕便型摩托、概念型摩托，覆蓋歐美日十幾種主要摩托車品牌，鎂合金應(yīng)用部件涵蓋動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)以及各種摩托車附件四十余種，其中僅英國的Dymay輪轂就應(yīng)用多達(dá)400種車型。國內(nèi)摩托車鎂合金的應(yīng)用目前尚屬空白，重慶隆鑫率先試制出型號(hào)為LXl50的“鎂合金綠色概念摩托車”，在國內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注，所采用的12個(gè)零部件如今已有3個(gè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)�；a(chǎn)。

1.5 3C領(lǐng)域

3C產(chǎn)品——Computer，Communication，Consum·erElectronicProduct(計(jì)算機(jī)類、通訊類、消費(fèi)類電子產(chǎn)品)是當(dāng)今全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)，數(shù)字化技術(shù)導(dǎo)致了各類數(shù)字化產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)。鎂合金3C產(chǎn)品最早出現(xiàn)于日本，1998年，日本廠商開始在各種可攜式商品(如PDA.手機(jī)等)采用鎂合金材質(zhì)，如今運(yùn)用鎂合金最普遍的3C產(chǎn)品是筆記本電腦，也是由日本Sony公司率先推出的。在3C產(chǎn)品朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)下，近年來鎂合金的應(yīng)用得到了持續(xù)增長。

2 鑄造鎂合金的熔煉技術(shù)

2.1 鑄造鎂合金液的阻燃技術(shù)

2.1.1 熔劑保護(hù)法

利用低熔點(diǎn)的化合物在較低的溫度下熔化成液態(tài)，在鎂合金液面鋪開，因阻止鎂液與空氣接觸從而起到保護(hù)作用�，F(xiàn)在普遍使用的熔劑由無水光鹵石(MgCI2—KC)為主，添加一些氟化物、氯化物組成。該劑使用較方便，生產(chǎn)成本低，保護(hù)使用效果好，適合于中小企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)。但是，該劑使用前要重新脫水，使用時(shí)會(huì)釋放出嗆人的氣味。

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由于熔劑的密度較大會(huì)逐漸下沉，需要不斷添加。使用過程中釋放出大量有害氣體，污染環(huán)境、腐蝕廠房嚴(yán)重。因此，研究新型的覆蓋、精煉效果好且無公害的鎂合金熔劑是一項(xiàng)重要課題。

2.1.2氣體保護(hù)法

氣體保護(hù)法是在鎂合金液的表面覆蓋一層惰性氣體或者能與鎂反應(yīng)生成致密氧化膜的氣體，從而隔絕空氣中的氧，采用的主要保護(hù)氣體是SF6、S02、CO2、Ar、N2等。為了進(jìn)一步提高保護(hù)作用和減少較貴的SF6氣體的用量，國外一般在SF6氣體中混合空氣或其他干燥氣體如CO：混合氣體保護(hù)效果好，但是存在以下問題：

1)污染環(huán)境，SF6會(huì)產(chǎn)生S02、SF4等有毒氣體，SF6對(duì)全球變的作用是CO2的24900倍;

2)設(shè)備復(fù)雜，需要復(fù)雜的混氣裝置和密封裝置;

3)腐蝕設(shè)備，顯著降低坩堝使用壽命。

2.1.3 合金化法

過去人們采用在鎂合金中添加鈹元素來提高鎂合金的阻燃性能，但鈹?shù)亩拘暂^大，且加入量過高會(huì)引起晶粒粗化和增加熱裂傾向，因此受到添加量的限制。日本學(xué)者研究認(rèn)為，添加一定量的鈣能明顯提高鎂合金的著火點(diǎn)溫度，但是存在著加入量過高，且嚴(yán)重惡化鎂合金的力學(xué)性能。同時(shí)加入鈣和鋯具有阻燃效果。國內(nèi)研究認(rèn)為，在鎂合金AZ91D中加入稀土鈰可有效提高鎂合金的起燃溫度。

2.2 鎂合金熔體的變質(zhì)處理技術(shù)

鎂合金熔煉變質(zhì)的目的是改變鎂合金的組織形態(tài)，該工藝對(duì)合金的晶粒大小和力學(xué)性能有較大的影響，且對(duì)鎂液中的氧化夾雜亦有一定影響。研究表明，對(duì)于不含Al的鎂合金，采用鋯進(jìn)行變質(zhì)處理具有很好的晶粒細(xì)化效果，作用原理是Zr發(fā)生包晶反應(yīng)，促進(jìn)晶粒細(xì)化。在Mg—Al類合金中加入合適的碳素材料后，使其與合金液起化學(xué)反應(yīng)

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生成A1C4，該化合物可以起到外來晶核的作用，促使鎂合金的晶粒細(xì)化。在AZ91鎂合金基礎(chǔ)上添加不同含量的混合稀土，對(duì)其鑄態(tài)和固溶時(shí)效的組織及性能也有明顯的效果。

3 鎂合金成形技術(shù)

鎂合金成形分為變形和鑄造兩種方法，當(dāng)前主要使用鑄造成形工藝。鎂合金可以砂型鑄造、消失模鑄造、壓鑄、半固態(tài)鑄造等方法成型，近年來發(fā)展起來的鎂合金壓鑄新技術(shù)有真空壓鑄和充氧壓鑄，前者已成功生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車輪毅和方向盤，后者也己開始用于生產(chǎn)汽車上的鎂合金零件。解決汽車大型和復(fù)雜形狀零部件的成形問題是當(dāng)前進(jìn)一步開發(fā)和改進(jìn)鎂合金成形加工技術(shù)的方向。這里就現(xiàn)在常用的鎂合金鑄造方法作一簡要介紹。

3.1 壓鑄

該方法是將熔化的鎂合金液，高速高壓注入精密的金屬型腔內(nèi)，使其快速成形。根據(jù)把鎂液送入金屬型腔的方式，壓鑄機(jī)可分為熱室壓鑄機(jī)和冷室壓鑄機(jī)兩種。

1)熱室壓鑄機(jī)。其壓室直接浸在坩堝內(nèi)鎂液中，長期處于被加熱狀態(tài)，壓射部件裝在坩堝上方。這樣壓鑄每循環(huán)一次時(shí)，不必特意給壓室供給鎂液，所以生產(chǎn)能快速、連續(xù)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。熱室壓鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工序簡單，效率高;金屬消耗量少，工藝穩(wěn)定;壓入型腔的鎂液較干凈，鑄件質(zhì)量較好;鎂液壓人型腔時(shí)流動(dòng)性好，適于壓薄壁件。但壓室、壓鑄沖頭及坩堝長期浸在鎂液中，影響使用壽命，對(duì)這些熱作件材料要求較高。鎂合金熱室壓鑄機(jī)更適合生產(chǎn)一些薄壁而外觀要求較高的零件，如手機(jī)和掌上電腦外殼等，但由于鎂合金熱室壓鑄機(jī)是采用沖頭直接將鎂合金液經(jīng)過封閉的鵝頸和噴嘴壓人金屬模型腔，因此壓射時(shí)增壓壓力較小，一般不適用于汽車、航天航空等大型、壁厚、載荷大的零件。

2)冷室壓鑄機(jī)。每次壓射時(shí)，先由手工或通過自動(dòng)定量給料機(jī)把鎂液注入壓射套筒內(nèi)，因而鑄造周期比熱室壓鑄機(jī)要長些。冷室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)是： 壓射壓力高，壓射速度快，所以可以生產(chǎn)薄壁件，也可以是厚壁件，適應(yīng)范圍寬;壓鑄機(jī)可大型化，且合金

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種類更換容易，也可與鋁合金并用;壓鑄機(jī)的消耗品比熱室壓鑄機(jī)的便宜。多數(shù)情況下，對(duì)大型、厚壁、受力和有特殊要求的壓鑄件采用冷室壓鑄機(jī)生產(chǎn)。

鎂合金壓鑄時(shí)，由于壓射速度高，，當(dāng)鎂液充填到模具型腔時(shí)，不可避免會(huì)有金屬液紊流及卷氣現(xiàn)象發(fā)生，造成工件內(nèi)部和表面產(chǎn)生孔洞缺陷，因此對(duì)于要求高的鑄件，如何提高其成品率是鎂合金壓鑄所面臨的主要問題之一。

3.2 半固態(tài)成形技術(shù)

鎂合金半固態(tài)成形是近年來發(fā)展起來的成形技術(shù)，可以獲得高致密度的鎂合金制品，是具競爭力的鎂合金成形方法。半固態(tài)成形主要有以下幾種方法。

3.2.1 觸變鑄造

觸變鑄造是將制備的非枝晶組織的棒料定量切割后重新加熱至液固兩相區(qū)(固相體積分?jǐn)?shù)為50%—80%)，然后再采用壓鑄或模鍛工藝半固態(tài)成形，觸變鑄造不使用熔化設(shè)備，錠料重新加熱后便于輸送和加熱，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;但是，制備預(yù)制坯料需要巨大的投資，而且關(guān)鍵技術(shù)為國外少數(shù)幾家公司所壟斷，導(dǎo)致其成本居高不下，僅適于制造需高強(qiáng)度的關(guān)鍵零件。

3.2.2 流變鑄造 流變鑄造采用金屬熔體做原料，冷卻攪拌產(chǎn)生半固態(tài)合金漿料后，以管路或容器輸送至壓鑄機(jī)直接成形，對(duì)于流變鑄造，由于非枝晶半固態(tài)合金漿料在保持、狀態(tài)控制和輸送等方面存在著困難，在很大程度上限制了其工業(yè)應(yīng)用，從而慢于觸變鑄造工業(yè)應(yīng)用的步伐。隨半固態(tài)鑄造技術(shù)的進(jìn)展，觸變鑄造在預(yù)制材料均勻性及成本、感應(yīng)加熱控制及材料消耗、成形過程的可靠性及重復(fù)性、廢料回收等方面的限制越來越明顯，其經(jīng)濟(jì)效益很難盡人如意，因此開發(fā)流變鑄造再度受到人們的重視，日本日立制作所及UBE都開發(fā)出新的流變鑄造工藝及設(shè)備�？傊髯冭T造不僅可以低成本生產(chǎn)高質(zhì)量的成形件，而且生產(chǎn)流程將比觸變鑄造顯著縮短，更易于與傳統(tǒng)壓鑄技術(shù)接軌，減少設(shè)備投資。顯然，流變鑄造技術(shù)將會(huì)有更大的應(yīng)用潛力。

4 高性能鑄造鎂合金的研究進(jìn)展

4.1 耐熱鎂合金

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