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镁合金铸造方面的发展

作者:龙威清洁剂 人气:1871发表时间:2019-08-16
 镁合金具有高比强度、高比弹性模量、高阻尼减震性、高导热性、高静电屏蔽性、高机械加工性和极低的密度等优点。

 从20世纪40年代开始,镁合金被广泛地应用在汽车、航空、航天等领域,进入90年代后期,镁合金产品开始用于自行车、电子产品以及其他民用领域。 当用镁合金制作汽车、飞机零件时,可大大减轻重量,降低燃油消耗;当采用镁合金制造手机、笔记本电脑和一些家用电器的外壳时,能显著增强产品的散热能力和抗震能力,并能有效地减轻对人体和周围环境的电磁辐射危害;当采用镁合金制造汽车零件时,能增强汽车的安全性和舒适性。因此,世界上镁合金在汽车和电子器材中的用量都在以20%的速度增长。这是近代金属工程材料中前所未有的。另外镁合金可全部回收利用,是有利于环保的一种绿色金属,又被誉为“21世纪的绿色工程材料”。 

一、铸造镁合金的发展 按成形工艺,镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金,两者在成分、组织性能上存在很大差异。铸造镁合金主要用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等;变形镁合金主要用于薄板、挤压件和锻件等。铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛得多。本文主要介绍铸造镁合金的发展。 铸造镁合金大致可以分为三个阶段: (1)第一个阶段是一个基础阶段主要在镁中加入铝和锌,即Mg-A1-Zn系合金。这类合金可得到与铸造铝合金相近的抗拉强度。我国的ZM5、英国的L121及美国的AM80A都属于这类合金,主要添加元素为铝,而锌的含量较低,主要是因为锌含量增加时,容易出现显微疏松。 (2)第二个阶段是一个改进阶段在镁中加入锆,常见的含锆合金系有Mg-Zn-Zr,Mg-RE-Zr等。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒,从而提高镁合金的屈服强度,并使镁合金具有良好的抗疲劳性能和较低的缺口敏感性。缺点仍然是因为结晶间隔较宽,容易出现显微疏松和热裂倾向。所以目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg- Al。另外为了提高镁合金高温抗蠕变性能,产生了以稀土元素为主要组元的镁合金。 (3)第三个阶段是提高阶段 在镁合金中加入银,银合金化后能增强时效强化效应,大大提高了镁合金的高温强度和蠕变抗力,但会降低合金耐蚀性能。

二、镁合金铸造时存在的问题 3.1 镁合金的熔体保护 由于镁合金液很容易氧化,而且表面生成的氧化膜比较疏松,因此熔炼镁合金时,防止氧化至关重要。镁合金的熔体保护主要有两种方法,即熔剂保护和气体保护。 目前国内外常使用的保护熔剂是商品化的RJ系列熔剂。其中,用得最广泛的RJ-2熔剂的组分主要为氯盐和氟盐。用保护熔剂熔炼通常会带来以下问题:①氯盐和氟盐高温下易挥发产生有毒气体,如HCl,HF等。②由于熔剂的密度较大,部分熔剂会随同镁液混入铸型造成“熔剂夹渣”。③熔剂挥发产生的气体有可能渗入合金液中,成为材料使用过程中的腐蚀源,加速材料腐蚀,降低使用寿命。因此,寻找氯盐和氟盐的代用材料或减少氯盐和氟盐的使用量,减少污染,提高保护效果,是开发镁合金熔炼保护熔剂的努力目标。 自20世纪60年代以来,一些专家学者开始寻找气体保护剂。通过大量实验,发现了对镁合金液有一定保护作用的气体,如SF6,BF3,CF4, CClF2,CO2等。通过进一步研究,SF6的保护性能较好,使用SF6存在的问题主要是用量的控制问题,生产中如何根据熔炼保护状态自动调节SF6的压力、流量,达到既有利于保护,又减少SF6用量的目的,仍是SF6气体保护正在有待深入研究的课题。 3.2 镁合金铸件的质量问题 在铸造生产中,铸件的质量是诸多因素的综合反映,是多工艺流程配合的最终体现,与成形工艺、模具条件、环境状况等密切相关。目前镁合金铸件在生产中会出现变形、欠铸、留痕、冷隔、拉痕、缩孔、裂纹等铸造缺陷。有的缺陷会影响后续工序的加工质量,影响性能,降低使用寿命,甚至危及安全。为避免缺陷产生,需采取一定工艺对策,主要从铸造设备、生产环境、原材料等方面提出改进意见和对策,为铸造工艺指明改进方向,提高铸件质量。 另外镁合金强度不高,尚不能用于重要的结构件上;耐蚀性低,尤其是耐电化学腐蚀性能不高;高温使用性能明显偏低。