镁合金的熔铸技术特点
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镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺 在熔炼镁合金过程中必须有效地防止金属的氧化或燃烧,可以通过在金属熔体表面撒熔剂或无熔剂工艺来实现.通常添加微量的金属铍和钙来提高镁熔体的抗氧化性.熔剂熔炼和无熔剂熔炼是镁合金熔炼与浇注过程的两大类基本工艺.1970年之前,熔炼镁合金主要是采用熔剂熔炼工艺.熔剂能去除镁中杂质并且能在镁合金熔体表面形成一层保护性薄膜,隔绝空气.然而熔剂膜隔绝空气的效果并不十分理想,熔炼过程中氧化燃烧造成的镁损失还是比较大.此外,熔剂熔炼工艺还存在一些问题,一方面容易产生熔剂夹杂,导致铸件力学性能和耐蚀性下降,限制了镁合金的应用;另一方面熔剂与镁合金液反应生成腐蚀性烟气,破坏熔炼设备,恶化工作环境.为了提高熔化过程的安全性和减少镁合金液的氧化,20世纪70年代初出现了无熔剂熔炼工艺,在熔炼炉中采用六氟化硫(SF6)与氮气(N2)或干燥空气的混合保护气体,从而避免液面和空气接触.混合气体中SF6的含量要慎重选择.如果SF6 含量过高,会侵蚀坩锅降低其使用寿命;如果含量过低,则不能有效保护熔体.总的来说,无论是熔剂熔炼还是无熔剂熔炼,只要操作得当,都能较好地生产出优质铸造镁合金. 1熔炼保护工艺 (1)熔剂保护熔炼工艺 将熔体表面与氧气隔绝是安全地进行镁合金熔炼的最基本要求.早期曾尝试采用气体保护系统,但效果并不理想.后来,人们开发了熔剂保护熔炼的工艺.镁合金用熔剂见表7.3.在熔炼过程中,必须避免坩锅中熔融炉料出现"搭桥"现象,将余下的炉料逐渐添加到坩锅内,保持合金熔体液面平稳上升,并将熔剂轻轻撒在熔体表面. 每种镁合金都有各自的专用熔剂,必须严格遵守供应商规定的熔剂使用指南.在熔化过程中,必须防止炉料局部过热.采用熔体氯化工艺熔炼镁合金时,必须采取有效措施收集Cl2.在浇注前,要对熔体仔细撇渣,去氧化物,特别是影响抗蚀性的氯化物.浇注后,通常将硫粉撒在熔体表面以减轻其在凝固过程中的氧化. (2)无熔剂保护工艺 压铸技术中采用熔剂熔炼工艺会带来一些操作上的困难,特别是在热压室压铸中,这种困难更加严重.同时,熔剂夹杂是镁合金铸件最常见的缺陷,严重影响铸件的力学性能和耐蚀性,大大阻碍了镁合金的广泛应用.20世纪70 年代初,无熔剂熔炼工艺的开发成功是镁合金应用领域中的一个重要突破,对镁合金工业的发展有着革命性的意义. 1)气体保护机理 如上所述,纯净的N2,Ar,Ne 等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用,但效果并不理想.N2易与镁反应,生成Mg3N2 粉状化合物,结构疏松,不能阻止反应的进行.Ar和Ne等惰性气体虽然与Mg不反应,但无法阻止镁的蒸发. 大量试验研究表明,CO2,SO2,SF6 等气体对镁及其合金熔体可以起到良好的保护作用,其中以SF6的效果最佳. 熔体在干燥纯净的CO2中氧化速度很低.高温下CO2与镁的化学反应方程式为 2Mg(L)+CO2=2 MgO(S)+C 反应产物为无定型碳,它可以填充与氧化膜的间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,此外还能强烈地抑制镁离子透过表面膜的扩散运动,从而抑制镁的氧化. SO2与镁的化学反应方程式为 3Mg(L)+SO2=2 MgO(S)+ MgS(S) 反应产物在熔体表面形成一薄层较致密的MgS/ MgO复合膜,可以抑制镁的氧化.20世纪70年代,SF6的保护效果没有得到认可前,人们广泛采用SO2气体来抑制镁合金的氧化与燃烧. SF6是一种人工制备的无毒气体,相对分子质量为164.1,密度是空气的4倍,发生化学反应可能产生有毒气体,在常温下及其稳定.含SF6的混合气体与镁可以发生一系列的复杂反应. 2Mg(L)+O2=2 MgO(S) 2Mg(L)+O2+SF6=2 MgF2(S)+ SO2+ F2 2MgO(S)+SF6=2 Mg F2(S)+ SO2+ F2 MgF2的致密度高,它与MgO一起可形成连续致密的氧化膜,对熔体起到良好的保护作用.应当注意的是,采用含SF6保护气氛时,一定不能含有水蒸气,否则水分的存在会大大加剧镁的氧化,还会产生有毒的HF气体. 然而,各种气体对镁合金熔体的保护效果可能与合金系有关.M.H.Kim等开展了保护性气体对Mg-Ca系合金熔体氧化特性影响的研究,发现Ar,N2,和CO2三种气体中N2的保护效果最好.流速较小时,CO2与镁合金熔体反应生成的氧化层具有双层多孔性结构,表层富碳,内层富氧,不能抑制Mg-Ca系合金熔体的氧化与燃烧.显然,Kim与其他人的研究结果相悖. 2)SF6保护气氛 目前,人们在镁合金熔炼与生产过程中广泛采用SF6保护气氛.SF6保护气氛是一种非常有效的保护气氛,能显著降低熔炼损耗,在铸锭生产行业和压铸工业中得到普遍应用.实验研究表明,含0.01vol.%SF6的混合气体可有效地保护熔体,但实际操作中,为了补充SF6与熔体反应与泄漏造成的损耗,SF6的浓度要高些.在配置混合气体时,一般应采用多管道,多出口分配,尽量接近液面且分配均匀,并且需要定期检查管道是否堵塞和腐蚀.采用SF6保护气氛熔炼合金时,应尽可能提高浇注温度,熔体液面高度和给料速度的稳定性,以避免破坏液面上方SF6气体的浓度.此外要注意保护气体与坩锅发生反应,否则反应产物(FeF3,Fe2O3)将与镁发生剧烈反应. SF6保护气氛主要有两种,一种时干燥空气与SF6的混合物,另一种时干燥空气与CO2 和SF6的混合物.SF6保护气氛中SF6浓度较低(1.7～2)vol.%,且无毒无味.压铸温度比较低,且金属熔体密封性好,SF6浓度较低的空气混合物就可以提供保护(通常小于0.25 vol%).在熔剂熔炼工艺中,细小的金属颗粒会陷入坩锅底部的熔渣中而难以回收,因而熔体损耗较高.在无熔剂工艺中,由于没熔剂,坩锅底部熔渣量大大减少,从而熔体损耗相对较低. 由于在镁合金熔炼温度下SF6会缓慢分解和与其他元素发生反应生成SO2,HF和SF4等有毒气体,在815℃还会产生剧毒的S2F10,但S2F10在300～350℃会分解出SF6和SF4,因此镁合金的熔炼温度一般不超过800℃.SF6浓度低于0.4 vol.%的保护气氛便能对镁合金熔体提供有效保护,因而产生的有毒气体可以忽略.表7.12列出了SF6气体的技术要求.SF6价格高且存在潜在的温室效应,因而要尽量控制SF6的排放量.保护性气氛中SF6的浓度不容许超过2vol.%,否则会引起坩锅损耗.特别是在高温下,SF6浓度超过某一特定的体积分数时,坩锅内可能发生剧烈反应甚至爆炸,因此必须对混合气体中SF6浓度进行严格控制.此外,带盖的坩锅不能采用纯SF6气氛进行保护.SF6是影响镁合金寿命周期指标(LCA)的主要因素,也是制约镁合金成为21世纪绿色材料的关键因素.2000年,国际镁协会(IMA)呼吁镁界人士重视开发保护性气体以代替SF6.1.3.1 熔化工具及原料的准备新坩埚在使用前须经没有渗透及X射线检验，证明无渗漏及影响使用的缺陷后方可使用。
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺在熔炼镁合金过程中必须有效地防止金属的氧化或燃烧,可以通过在金属熔体表面撒熔剂或无熔剂工艺来实现.通常添加微量的金属铍和钙来提高镁熔体的抗氧化性.熔剂熔炼和无熔剂熔炼是镁合金熔炼与浇注过程的两大类基本工艺.1970年之前,熔炼镁合金主要是采用熔剂熔炼工艺.熔剂能去除镁中杂质并且能在镁合金熔体表面形成一层保护性薄膜,隔绝空气.然而熔剂膜隔绝空气的效果并不十分理想,熔炼过程中氧化燃烧造成的镁损失还是比较大.此外,熔剂熔炼工艺还存在一些问题,一方面容易产生熔剂夹杂,导致铸件力学性能和耐蚀性下降,限制了镁合金的应用;另一方面熔剂与镁合金液反应生成腐蚀性烟气,破坏熔炼设备,恶化工作环境.为了提高熔化过程的安全性和减少镁合金液的氧化,20世纪70年代初出现了无熔剂熔炼工艺,在熔炼炉中采用六氟化硫(SF6)与氮气(N2)或干燥空气的混合保护气体,从而避免液面和空气接触.混合气体中SF6的含量要慎重选择.如果SF6 含量过高,会侵蚀坩锅降低其使用寿命;如果含量过低,则不能有效保护熔体.总的来说,无论是熔剂熔炼还是无熔剂熔炼,只要操作得当,都能较好地生产出优质铸造镁合金.1熔炼保护工艺(1)熔剂保护熔炼工艺将熔体表面与氧气隔绝是安全地进行镁合金熔炼的最基本要求.早期曾尝试采用气体保护系统,但效果并不理想.后来,人们开发了熔剂保护熔炼的工艺.镁合金用熔剂见表7.3.在熔炼过程中,必须避免坩锅中熔融炉料出现"搭桥"现象,将余下的炉料逐渐添加到坩锅内,保持合金熔体液面平稳上升,并将熔剂轻轻撒在熔体表面.每种镁合金都有各自的专用熔剂,必须严格遵守供应商规定的熔剂使用指南.在熔化过程中,必须防止炉料局部过热.采用熔体氯化工艺熔炼镁合金时,必须采取有效措施收集Cl2.在浇注前,要对熔体仔细撇渣,去氧化物,特别是影响抗蚀性的氯化物.浇注后,通常将硫粉撒在熔体表面以减轻其在凝固过程中的氧化.(2)无熔剂保护工艺压铸技术中采用熔剂熔炼工艺会带来一些操作上的困难,特别是在热压室压铸中,这种困难更加严重.同时,熔剂夹杂是镁合金铸件最常见的缺陷,严重影响铸件的力学性能和耐蚀性,大大阻碍了镁合金的广泛应用.20世纪70 年代初,无熔剂熔炼工艺的开发成功是镁合金应用领域中的一个重要突破,对镁合金工业的发展有着革命性的意义.1)气体保护机理如上所述,纯净的N2,Ar,Ne 等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用,但效果并不理想.N2易与镁反应,生成Mg3N2 粉状化合物,结构疏松,不能阻止反应的进行.Ar和Ne等惰性气体虽然与Mg不反应,但无法阻止镁的蒸发.大量试验研究表明,CO2,SO2,SF6 等气体对镁及其合金熔体可以起到良好的保护作用,其中以SF6的效果最佳.熔体在干燥纯净的CO2中氧化速度很低.高温下CO2与镁的化学反应方程式为2Mg(L)+CO2=2 MgO(S)+C反应产物为无定型碳,它可以填充与氧化膜的间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,此外还能强烈地抑制镁离子透过表面膜的扩散运动,从而抑制镁的氧化.SO2与镁的化学反应方程式为3Mg(L)+SO2=2 MgO(S)+ MgS(S)反应产物在熔体表面形成一薄层较致密的MgS/ MgO复合膜,可以抑制镁的氧化.20世纪70年代,SF6的保护效果没有得到认可前,人们广泛采用SO2气体来抑制镁合金的氧化与燃烧.SF6是一种人工制备的无毒气体,相对分子质量为164.1,密度是空气的4倍,发生化学反应可能产生有毒气体,在常温下及其稳定.含SF6的混合气体与镁可以发生一系列的复杂反应.2Mg(L)+O2=2 MgO(S)2Mg(L)+O2+SF6=2 MgF2(S)+ SO2+ F22MgO(S)+SF6=2 Mg F2(S)+ SO2+ F2MgF2的致密度高,它与MgO一起可形成连续致密的氧化膜,对熔体起到良好的保护作用.应当注意的是,采用含SF6保护气氛时,一定不能含有水蒸气,否则水分的存在会大大加剧镁的氧化,还会产生有毒的HF气体.然而,各种气体对镁合金熔体的保护效果可能与合金系有关.M.H.Kim等开展了保护性气体对Mg-Ca系合金熔体氧化特性影响的研究,发现Ar,N2,和CO2三种气体中N2的保护效果最好.流速较小时,CO2与镁合金熔体反应生成的氧化层具有双层多孔性结构,表层富碳,内层富氧,不能抑制Mg-Ca系合金熔体的氧化与燃烧.显然,Kim与其他人的研究结果相悖.2)SF6保护气氛目前,人们在镁合金熔炼与生产过程中广泛采用SF6保护气氛.SF6保护气氛是一种非常有效的保护气氛,能显著降低熔炼损耗,在铸锭生产行业和压铸工业中得到普遍应用.实验研究表明,含0.01vol.%SF6的混合气体可有效地保护熔体,但实际操作中,为了补充SF6与熔体反应与泄漏造成的损耗,SF6的浓度要高些.在配置混合气体时,一般应采用多管道,多出口分配,尽量接近液面且分配均匀,并且需要定期检查管道是否堵塞和腐蚀.采用SF6保护气氛熔炼合金时,应尽可能提高浇注温度,熔体液面高度和给料速度的稳定性,以避免破坏液面上方SF6气体的浓度.此外要注意保护气体与坩锅发生反应,否则反应产物(FeF3,Fe2O3)将与镁发生剧烈反应.SF6保护气氛主要有两种,一种时干燥空气与SF6的混合物,另一种时干燥空气与CO2 和SF6的混合物.SF6保护气氛中SF6浓度较低(1.7～2)vol.%,且无毒无味.压铸温度比较低,且金属熔体密封性好,SF6浓度较低的空气混合物就可以提供保护(通常小于0.25 vol%).在熔剂熔炼工艺中,细小的金属颗粒会陷入坩锅底部的熔渣中而难以回收,因而熔体损耗较高.在无熔剂工艺中,由于没熔剂,坩锅底部熔渣量大大减少,从而熔体损耗相对较低.由于在镁合金熔炼温度下SF6会缓慢分解和与其他元素发生反应生成SO2,HF和SF4等有毒气体,在815℃还会产生剧毒的S2F10,但S2F10在300～350℃会分解出SF6和SF4,因此镁合金的熔炼温度一般不超过800℃.SF6浓度低于0.4 vol.%的保护气氛便能对镁合金熔体提供有效保护,因而产生的有毒气体可以忽略.表7.12列出了SF6气体的技术要求.SF6价格高且存在潜在的温室效应,因而要尽量控制SF6的排放量.保护性气氛中SF6的浓度不容许超过2vol.%,否则会引起坩锅损耗.特别是在高温下,SF6浓度超过某一特定的体积分数时,坩锅内可能发生剧烈反应甚至爆炸,因此必须对混合气体中SF6浓度进行严格控制.此外,带盖的坩锅不能采用纯SF6气氛进行保护.SF6是影响镁合金寿命周期指标(LCA)的主要因素,也是制约镁合金成为21世纪绿色材料的关键因素.2000年,国际镁协会(IMA)呼吁镁界人士重视开发保护性气体以代替SF6.1.3.1 熔化工具及原料的准备新坩埚在使用前须经没有渗透及X射线检验，证明无渗漏及影响使用的缺陷后方可使用。
镁合金铸件技术条件
镁合金铸件技术条件全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：镁合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高比强度、优良的耐热性和耐腐蚀性等特点，广泛应用于航空航天、汽车、电子、通讯等领域。
而镁合金铸件则是一种制造镁合金零件的重要工艺方法，具有高生产效率、成本低廉、形状和尺寸复杂的优点。
在制作镁合金铸件时，技术条件是影响产品质量和生产效率的重要因素。
以下将结合镁合金铸件的生产过程，探讨镁合金铸件的技术条件相关内容。
铸造温度是影响镁合金铸件质量的关键因素之一。
镁合金的熔点通常在600℃以上，铸造时需要将镁合金加热至适当的温度以确保流动性和润湿性。
一般而言，铸造温度过高容易导致熔体的气泡和气孔增多，影响产品的密实性和力学性能；而铸造温度过低则容易导致润湿性差，产生夹渣、砂眼等缺陷。
合理选择铸造温度对于保证镁合金铸件的质量至关重要。
浇注速度是影响镁合金铸件质量的另一个重要因素。
在铸造过程中，适当的浇注速度可以有效控制热态金属的流动和凝固过程，减少气孔和夹渣等缺陷的产生。
通常情况下，过快的浇注速度容易产生热应力和气泡，影响产品的密实性；而过慢的浇注速度则容易导致热态金属凝固，产生冷隧、冷裂等缺陷。
在实际生产中需要根据具体的镁合金种类和铸件形状合理选择浇注速度，以确保产品质量。
模具温度也是影响镁合金铸件质量的重要因素之一。
模具温度的高低会直接影响热态金属的凝固速度和表面质量。
一般而言，模具温度过高容易导致金属凝固缓慢，产生夹杂和热裂等缺陷；而模具温度过低则容易造成铸件表面粗糙和收缩过大。
在制作镁合金铸件时需要精确控制模具温度，以确保产品表面质量和凝固良好。
还需要注意合金成分、浇注系统设计、冷却方式等技术条件对镁合金铸件质量的影响。
合金成分的配比和含量直接影响产品的力学性能和耐热性能；浇注系统的设计合理与否决定了热态金属的流通和凝固过程；冷却方式的选择影响产品的晶粒结构和组织性能。
在镁合金铸件的生产过程中需要全面考虑各项技术条件，以确保产品质量达到要求。
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺在熔炼镁合金过程中必须有效地防止金属的氧化或燃烧,可以通过在金属熔体表面撒熔剂或无熔剂工艺来实现.通常添加微量的金属铍和钙来提高镁熔体的抗氧化性.熔剂熔炼和无熔剂熔炼是镁合金熔炼与浇注过程的两大类基本工艺.1970年之前,熔炼镁合金主要是采用熔剂熔炼工艺.熔剂能去除镁中杂质并且能在镁合金熔体表面形成一层保护性薄膜,隔绝空气.然而熔剂膜隔绝空气的效果并不十分理想,熔炼过程中氧化燃烧造成的镁损失还是比较大.此外,熔剂熔炼工艺还存在一些问题,一方面容易产生熔剂夹杂,导致铸件力学性能和耐蚀性下降,限制了镁合金的应用;另一方面熔剂与镁合金液反应生成腐蚀性烟气,破坏熔炼设备,恶化工作环境.为了提高熔化过程的安全性和减少镁合金液的氧化,20世纪70年代初出现了无熔剂熔炼工艺,在熔炼炉中采用六氟化硫(SF6)与氮气(N2)或干燥空气的混合保护气体,从而避免液面和空气接触.混合气体中SF6的含量要慎重选择.如果SF6 含量过高,会侵蚀坩锅降低其使用寿命;如果含量过低,则不能有效保护熔体.总的来说,无论是熔剂熔炼还是无熔剂熔炼,只要操作得当,都能较好地生产出优质铸造镁合金.1熔炼保护工艺(1)熔剂保护熔炼工艺将熔体表面与氧气隔绝是安全地进行镁合金熔炼的最基本要求.早期曾尝试采用气体保护系统,但效果并不理想.后来,人们开发了熔剂保护熔炼的工艺.镁合金用熔剂见表7.3.在熔炼过程中,必须避免坩锅中熔融炉料出现"搭桥"现象,将余下的炉料逐渐添加到坩锅内,保持合金熔体液面平稳上升,并将熔剂轻轻撒在熔体表面.每种镁合金都有各自的专用熔剂,必须严格遵守供应商规定的熔剂使用指南.在熔化过程中,必须防止炉料局部过热.采用熔体氯化工艺熔炼镁合金时,必须采取有效措施收集Cl2.在浇注前,要对熔体仔细撇渣,去氧化物,特别是影响抗蚀性的氯化物.浇注后,通常将硫粉撒在熔体表面以减轻其在凝固过程中的氧化.(2)无熔剂保护工艺压铸技术中采用熔剂熔炼工艺会带来一些操作上的困难,特别是在热压室压铸中,这种困难更加严重.同时,熔剂夹杂是镁合金铸件最常见的缺陷,严重影响铸件的力学性能和耐蚀性,大大阻碍了镁合金的广泛应用.20世纪70 年代初,无熔剂熔炼工艺的开发成功是镁合金应用领域中的一个重要突破,对镁合金工业的发展有着革命性的意义.1)气体保护机理如上所述,纯净的N2,Ar,Ne 等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用,但效果并不理想.N2易与镁反应,生成Mg3N2 粉状化合物,结构疏松,不能阻止反应的进行.Ar和Ne等惰性气体虽然与Mg不反应,但无法阻止镁的蒸发.大量试验研究表明,CO2,SO2,SF6 等气体对镁及其合金熔体可以起到良好的保护作用,其中以SF6的效果最佳.熔体在干燥纯净的CO2中氧化速度很低.高温下CO2与镁的化学反应方程式为2Mg(L)+CO2=2 MgO(S)+C反应产物为无定型碳,它可以填充与氧化膜的间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,此外还能强烈地抑制镁离子透过表面膜的扩散运动,从而抑制镁的氧化.SO2与镁的化学反应方程式为3Mg(L)+SO2=2 MgO(S)+ MgS(S)反应产物在熔体表面形成一薄层较致密的MgS/ MgO复合膜,可以抑制镁的氧化.20世纪70年代,SF6的保护效果没有得到认可前,人们广泛采用SO2气体来抑制镁合金的氧化与燃烧.SF6是一种人工制备的无毒气体,相对分子质量为164.1,密度是空气的4倍,发生化学反应可能产生有毒气体,在常温下及其稳定.含SF6的混合气体与镁可以发生一系列的复杂反应.2Mg(L)+O2=2 MgO(S)2Mg(L)+O2+SF6=2 MgF2(S)+ SO2+ F22MgO(S)+SF6=2 Mg F2(S)+ SO2+ F2MgF2的致密度高,它与MgO一起可形成连续致密的氧化膜,对熔体起到良好的保护作用.应当注意的是,采用含SF6保护气氛时,一定不能含有水蒸气,否则水分的存在会大大加剧镁的氧化,还会产生有毒的HF气体.然而,各种气体对镁合金熔体的保护效果可能与合金系有关.M.H.Kim等开展了保护性气体对Mg-Ca系合金熔体氧化特性影响的研究,发现Ar,N2,和CO2三种气体中N2的保护效果最好.流速较小时,CO2与镁合金熔体反应生成的氧化层具有双层多孔性结构,表层富碳,内层富氧,不能抑制Mg-Ca系合金熔体的氧化与燃烧.显然,Kim与其他人的研究结果相悖.2)SF6保护气氛目前,人们在镁合金熔炼与生产过程中广泛采用SF6保护气氛.SF6保护气氛是一种非常有效的保护气氛,能显著降低熔炼损耗,在铸锭生产行业和压铸工业中得到普遍应用.实验研究表明,含0.01vol.%SF6的混合气体可有效地保护熔体,但实际操作中,为了补充SF6与熔体反应与泄漏造成的损耗,SF6的浓度要高些.在配置混合气体时,一般应采用多管道,多出口分配,尽量接近液面且分配均匀,并且需要定期检查管道是否堵塞和腐蚀.采用SF6保护气氛熔炼合金时,应尽可能提高浇注温度,熔体液面高度和给料速度的稳定性,以避免破坏液面上方SF6气体的浓度.此外要注意保护气体与坩锅发生反应,否则反应产物(FeF3,Fe2O3)将与镁发生剧烈反应.SF6保护气氛主要有两种,一种时干燥空气与SF6的混合物,另一种时干燥空气与CO2 和SF6的混合物.SF6保护气氛中SF6浓度较低(1.7～2)vol.%,且无毒无味.压铸温度比较低,且金属熔体密封性好,SF6浓度较低的空气混合物就可以提供保护(通常小于0.25 vol%).在熔剂熔炼工艺中,细小的金属颗粒会陷入坩锅底部的熔渣中而难以回收,因而熔体损耗较高.在无熔剂工艺中,由于没熔剂,坩锅底部熔渣量大大减少,从而熔体损耗相对较低.由于在镁合金熔炼温度下SF6会缓慢分解和与其他元素发生反应生成SO2,HF和SF4等有毒气体,在815℃还会产生剧毒的S2F10,但S2F10在300～350℃会分解出SF6和SF4,因此镁合金的熔炼温度一般不超过800℃.SF6浓度低于0.4 vol.%的保护气氛便能对镁合金熔体提供有效保护,因而产生的有毒气体可以忽略.表7.12列出了SF6气体的技术要求.SF6价格高且存在潜在的温室效应,因而要尽量控制SF6的排放量.保护性气氛中SF6的浓度不容许超过2vol.%,否则会引起坩锅损耗.特别是在高温下,SF6浓度超过某一特定的体积分数时,坩锅内可能发生剧烈反应甚至爆炸,因此必须对混合气体中SF6浓度进行严格控制.此外,带盖的坩锅不能采用纯SF6气氛进行保护.SF6是影响镁合金寿命周期指标(LCA)的主要因素,也是制约镁合金成为21世纪绿色材料的关键因素.2000年,国际镁协会(IMA)呼吁镁界人士重视开发保护性气体以代替SF6.1.3.1 熔化工具及原料的准备新坩埚在使用前须经没有渗透及X射线检验，证明无渗漏及影响使用的缺陷后方可使用。
镁合金熔模铸造成型工艺与组织性能探究分析
镁合金熔模铸造成型工艺与组织性能探究分析【摘要】随着科学技术水平的不断提高，镁合金铸造方法越来越多，主要包括金属模铸造、熔模铸造、砂型铸造、壳型铸造、半金属模铸造等。
本文主要对镁合金熔模铸造成型工艺及优势进行分析，阐述其组织性能，促进镁合金铸造行业的可持续发展。
【关键词】镁合金熔模铸造；工艺；组织性能随着社会的不断发展与进步，金属材料消耗越来越多，金属矿产资源逐渐减少，资源、能源、环保问题受到了人们的广泛关注。
镁是地球储量较为丰富的金属，在社会各领域中均有着一定的应用，镁合金铸造工艺得到了一定的发展，为社会的可持续发展奠定了可靠基础。
1.镁合金熔模铸造成型工艺及优势1.1工艺熔模铸造又称之为失蜡铸造，主要就是利用一些蜡料、塑料等易熔材料制造而成的精确、光洁的模型，在熔模表面涂刷耐火材料，在干燥与硬化之后进行加热，熔去蜡模，之后进行高温焙烧，逐渐形成一定厚度的壳型，再之后向型腔中浇注金属液，得到和熔模形状相同的铸件。
其镁合金熔模铸造成型工艺流程如图1所示。
1.2优势同其它铸造工艺与零件成型方法相较而言，熔模铸造成型具有以下优势：其一，铸件尺寸精度较高，表面粗糙度较低。
熔模铸造成型工艺的尺寸精度可以达到4-6级，表面粗糙度可以达到Ra0.4-3.2μm，在一定程度上降低了铸件切削加工的工作量，并且保证铸造过程实现了无余量。
其二，可以铸造一些形状复杂的铸件。
运用熔模铸造成型工艺，可以铸造出空心叶片、叶轮等复杂形状，并且还可以铸造一些其它铸造工艺无法完成的铸件。
在进行铸造的时候，可以使铸件壁厚达到0.5mm，孔径达到1mm以下，铸件的轮廓尺寸可以达到毫米级，最小的几毫米，大的可以达到上千毫米，重量最轻可以达到1g，重的可以达到几吨。
除此之外，还可以将原来由很多焊接、零件组合的部件进行整体铸造，并且有效降低零件的重量。
其三，合金材料不受限制。
在熔模铸造成型工艺中，可以生产各种合金材料，如合金钢、铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等，针对一些无法焊接、锻造、切削的合金材料，可以进行熔模铸造，生产相应的合金材料。
镁合金压铸工艺
单位代码0 2学号**********分类号TH6密级文献综述镁合金的压铸工艺院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程学生姓名指导教师2015年 5 月15日镁合金压铸工艺简要概述了镁合金的特点、压铸工艺性能、成型工艺参数提出了镁合金压铸工艺方向。
镁合金的特点镁合金以其具有的质量轻、比强度和比刚度高、减震性好、屏蔽和导热性优良、成形加工好、易于回收等优点而被誉为“21世纪的绿色工程材料”，被广泛应用于航空、航天、汽车和电子等行业。
镁合金是现有可以工业化生产金属材料中最轻的材料。
我国是镁资源储藏大国，原镁储藏量占世界储藏量的1／3。
但镁合金制品出口相对较少。
总体上，我国镁合金的生产和应用仍然处于低端的水平，只有提高我国的镁合金产品的技术附加值，才能使我国从“镁资源大国”转变为“镁生产强国”。
镁合金压铸工艺性能镁合金具有优良的压铸工艺性能，适于压铸生产，主要表现在以下几个方面：1.压铸镁合金与压铸铝合金和压铸锌合金一样，液体粘度低，具有良好的流动性，易于充满复杂型腔，可用来压铸薄壁件而不会出现热裂和浇不足等缺陷。
2.镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金，充型后凝固速度快，其生产率比铝压铸高出40%~50%，最高可达到压铸铝的两倍。
压铸过程中对压铸型的热冲击比铝合金小，可用于压铸薄壁件而不会出现热裂和欠铸等缺陷，且不易粘型，寿命可比铝合金长2~4倍。
3.压铸镁合金与铁基本上不发生反应，不易粘型，减轻压铸型的热疲劳现象，寿命可比铝合金长2~4倍。
同时不侵蚀钢制坩埚，避免了坩埚对镁合金液的污染。
4.压铸镁合金的收缩率均匀一致且可预测，脱型力比铝合金低20%~25%。
保证了压铸件的可靠性，使镁合金压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50%。
5.镁合金铸件的机加工性能优于铝合金铸件，镁合金的切削速度可比铝合金提高50%，加工耗能比铝合金件低50%。
正是由于镁合金的上述压铸特性，有效地保证了镁合金压铸的髙生产率和低生产成本，在众多领域中获得了广泛的应用。
铸造镁合金及其熔炼
16.1镁的合金化
镁合金中主要合金元素： Al、Zn、Mn和RE，他们在镁中都有溶 解度的变化，这就可能利用固溶、时效处理提高强度。 主要合金元素的作用
铝改善压铸件的可铸造性，提高强度、耐蚀性。但是，铝增加
其应力腐蚀敏感性，铸造镁合金中铝含量一般控制在8％～9％。
锌可以提高铸件的抗蠕变性能、疲劳极限。一般控制在2％以下。 加入1％～2.5％锰的主要目的是提高耐腐蚀性能、耐热性能和 改善合金的焊接性能，并去除杂质Fe。 稀土一般提高镁合金的力学性能、耐热性，改善铸造性能和焊
7
16.1镁合金的性能特点
8
16.2 Mg-Al-Zn系合金
Mg-Al-Zn系合金是工业应用最广泛的镁合金，AZ91（ZM5）
增强相 12.6%
1.5%
Mg-Al二元相图
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16.2 Mg-Al-Zn系合金
AZ91：Mg-Al-Zn-Mn-(Be)合金。 • 兼顾铸造性能、力学性能和生产实际，铝量一般取8～8.5%
Mg-Zn-Zr 系合金的室温强度高，但工艺性差，在其中加入稀土元 素可以改善工艺性能。但Mg-RE-Zr化合物以粗块状聚集在晶界构 成脆性网络，常规热处理不能使其溶解或破碎。 把该合金放在氢气气氛中加热，生成稀土氢化物，将这种脆性的 网状结构破断成黑色小颗粒，改善晶界结构。 缺点是需要专门的渗氢设备，并且保温时间较长。
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16.1镁合金牌号
国际上一般采用美国试验材料协会(American Society of Testing Materials，ASTM)使用的方法来标记镁合金。国标GB/T51532003和ASTM基本一样。
牌号中的两个字母代表所含的主要合金元素
铸造镁合金熔炼
汽车工业
汽车工业对轻量化材料的需求越来越 大，镁合金作为一种轻质材料，在汽 车领域的应用前景广阔。
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在加热过程中，应确保炉温均 匀，避免局部过热，以防止镁 合金在熔化前就发生氧化燃烧。
熔化后的镁合金应保持液态稳 定，以便进行后续的精炼和除 气处理。
镁合金的精炼与除气
为了去除镁合金中的杂质和气体，需要 进行精炼和除气处理。常用的精炼剂包
括氯化物、氟化物和氯氟化物等。
在精炼过程中，应控制精炼剂的加入量 和加入速度，以避免产生大量烟雾和溅 出。同时，应保持熔液的搅拌，以便使
熔炼设备的选择与准备
01
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熔炼炉
根据生产需求选择合适的 熔炼炉，如坩埚式、感应 式等，并确保其完好无损。
炉衬材料
选用合适的耐火材料作为 炉衬，以承受高温和化学 侵蚀，延长熔炼炉的使用 寿命。
设备调试
对熔炼设备进行调试，确 保其正常运行，并符合安 全规范。
安全防护措施的准备
安全操作规程
制定并遵守安全操作规程， 确保操作人员熟悉安全操 作要求。
精炼剂充分混合。
除气是精炼过程中的一个重要环节，可 以通过在熔液中通入惰性气体或加入除 气剂来实现。通入惰性气体可以排出熔 液中的气体，而加入除气剂则可以吸附
熔液中的气体。
镁合金的成分调整与细化组织
根据产品要求，可以对镁合金的成分进行调整，如添加合金 元素、调整元素含量等。成分调整可以提高镁合金的力学性 能和耐腐蚀性。
质量检测与控制
外观检测
对铸造完成的镁合金进行外观检查， 确保表面光滑、无缺陷，尺寸符合要 求。
内部检测
通过X射线、超声波等无损检测方法 对镁合金内部进行检测，以确保无气 孔、夹渣等缺陷。
镁合金压铸成型
环保与可持续发展
环保材料的应用
为了满足日益严格的环保要求，镁合金作为一种可再生资源，其 应用越来越广泛，有助于减少对有限金属资源的依赖。
节能减排技术
在镁合金压铸成型过程中，通过采用先进的节能技术和减排措施， 降低能耗和减少环境污染。
循环经济与资源回收
发展循环经济，推动镁合金废料的回收和再利用，实现可持续发展。
THANK YOU
感谢聆听
06
实际应用案例分析
汽车制造业中的应用
镁合金压铸成型在汽车制造业 中广泛应用于发动机、变速器 等零部件的制造。
由于镁合金具有轻量化、高强 度、高刚性等特点，使用镁合 金压铸成型能够显著降低汽车 重量，提高燃油经济性和动力 性能。
镁合金压铸成型还具有生产效 率高、成本低等优势，因此在 汽车制造业中具有广阔的应用 前景。
随着科技的不断进步，镁合金压铸成型技术也在不断创新，如研究 开发出高能效、高精度的压铸设备，提高生产效率和产品质量。
模具设计与制造技术
模具是压铸成型的关键，通过优化模具设计和制造技术，可以提升 镁合金压铸件的精度和表面质量，满足更高端产品的需求。
自动化与智能化生产
随着工业4.0的推进，镁合金压铸成型将逐步实现自动化和智能化生 产，提高生产效率和降低人工成本。
电子产品外壳制造中的应用
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随着电子产品向轻薄化、小型化方向发展，镁合金压 铸成型在电子产品外壳制造中越来越受到青睐。
镁合金具有良好的电磁屏蔽性能和散热性能，能够满 足电子产品对外观、性能和轻量化的要求。
通过镁合金压铸成型，可以快速、高效地生产出高品 质的电子产品外壳，提高产品市场竞争力。
镁合金压铸成型
目
镁合金的熔铸技术特点
镁合金的熔铸技术特点一、纯镁的性质镁为密排六方结构。
熔点648.9℃，25℃时晶格常数为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。
密度低，常用结构材料中最轻的金属：（1）20℃时密度1.738g/cm3。
（2）体积热容比其他金属都低：（3）20℃时的体积热容为1781 J/(dm3·K)，镁及其合金是加热升温与散热降温都比其他金属快。
（4）化学活性高：潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈的腐蚀。
干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定。
室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。
（5）室温强度低、塑性差：纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不能直接用做结构材料。
二、镁合金纯镁中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等元素，制成镁合金。
Mg-Mn 系、Mg-Al-Zn 系、Mg-Zn-Zr系和Mg-RE-Zr系等合金系。
分为变形镁合金和铸造镁合金。
铸造镁合金：ZM＋顺序号表示。
ZM1、ZM2、ZM7、ZM8：Mg-Al-Zn 系ZM5：Mg-Zn-Zr系：较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性能，耐热性较差，主要用于制造150℃以下工作的飞机、导弹、发动机中承受较高载荷的结构件或壳体。
ZM3、ZM4和ZM6：Mg-RE-Zr系。
良好铸造性能、常温强度和塑性较低、耐热性较高，主要用于制造250℃以下工作的高气密零件。
Mg-Li系合金是一种新型的镁合金，它密度小，强度高，塑性、韧性好，焊接性好，缺口敏感性低，在航空、航天工业中具有良好的应用前景。
铸造和变形镁合金均可进行退火(T2)、时效(T1)、淬火(T4)和人工时效（T6，T61)，规范和应用范围与铸造铝合金基本相同，只是镁合金的扩散速度，淬火敏感性低。
镁合金铸件技术条件
镁合金铸件技术条件全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：镁合金铸件技术条件是指在生产镁合金铸件过程中需要遵循的一系列技术规范和要求，以确保产品质量和生产效率。
镁合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。
镁合金铸件的生产工艺和技术条件显得尤为重要。
镁合金铸件的设计和模具制造是关键的一环。
通过合理设计铸件结构和选用合适的模具材料和制造工艺，可以降低生产成本，提高产品质量。
模具的设计应考虑到合金熔体流动性、凝固收缩率等因素，以确保铸件在充实、凝固和冷却过程中不产生裂纹和气孔。
合金熔炼和浇注过程中需注意控制温度和熔体流动速度。
镁合金的熔点较低，熔体粘度小，易氧化、挥发和结晶过早，因此在熔炼过程中应注意保持炉温和保护气氛稳定。
在浇注过程中，流动速度要适中，避免产生汽泡和气孔。
凝固和冷却过程中也需控制合适的工艺参数。
合金的凝固收缩率大，易产生缩松和裂纹，因此应选择合适的冷却速度和冷却方式，避免过快或过慢导致缺陷。
可采用先进的快速凝固技术，如压铸和等温压铸，以提高产品的机械性能和表面质量。
镁合金铸件的热处理和表面处理也是不可忽视的环节。
通过适当的热处理可以改善合金的晶粒结构和强度，提高其耐热、耐蚀性能。
表面处理则可以增加产品的美观度、耐磨性和耐腐蚀性，延长使用寿命。
镁合金铸件技术条件涉及到材料选择、设计制造、熔炼浇注、凝固冷却、热处理表面处理等多个方面，需要综合考虑材料特性、工艺参数和产品需求等因素。
只有严格遵循技术规范和要求，才能保证镁合金铸件的质量稳定，满足市场需求。
希望通过不断优化和改进技术条件，提升我国镁合金铸件产业的竞争力和发展水平。
【字数：425】第二篇示例：一、镁合金材料概述镁合金是一种由镁和其他金属或非金属元素组成的合金，具有低密度、高比强度、良好的耐高温性能、优异的抗冲击性能等特点，是一种理想的轻质结构材料。
在汽车领域，镁合金可以替代钢铁材料，减轻车身重量，提高燃油效率；在航空航天领域，镁合金可用于制造轻质零部件，提高飞行器的性能表现。
02A_镁合金压铸技术介绍
镁合金压铸技术介绍
1. 什麽是镁合金压铸?
镁合金压铸是一种将熔融状态的镁合金以高压高速射入模穴成型
的合金成型技术.
2. 镁合金压铸技术适用於何种产品?
主要应用於各种3C电子产品如Notebook, 手机, 投影仪等外壳
以及内构件的生产.
3. 外观质感和颜色为何?
a. 金属感强, 强度高;
b. 可进行各种表面处理, 包括烤漆, 磷化处理, 微弧氧化, 拉丝等
技术, 颜色各异; 在客户设计及要求允许的情况下, 亦可应用
电镀, 电泳等多种表面处理技术.
4. 镁合金压铸技术应用实绩?
本单位自2001年至2004年,已生产交货的产品超过4000万片以上, 其中镁合金大件970万片, 小件2900万片, 铝合金件310万片, 产品涉及Notebook, 手机, 投影仪, MP3, MD等多种3C产品.
5. 制程:
压铸-----机加-----研磨-----化成-----涂装。
镁合金成型技术
镁合金成型技术综述摘要：要介绍了镁合金的特点、分类以及镁台金在汽车、3c和白行车行业的应用，并举例说明了各自的现状；通过大量相关资料，对现阶段国内外镁合金的成型技术进行了系统的论述。
其中包括镁台金铸造成型、塑性成型、连接成型，对它们各自的工艺特点和应用范围进行对比分析，发现镁合金的成型技术现在主要是压铸成型，其他的成型工艺的应用还比较少。
并介绍了镁合金目前在国内外的应用现状及镁合金成形技术的发展现状，以及镁合金的发展方向及应用前景［1］。
镁合金作为21世纪绿色环保合金,具有密度小,比强度、比刚度高,尺寸稳定性好,电磁屏蔽性好等特点,其应用前景广阔,主要作为铝、塑料和钢的替代品。
采用常规铸造方法,如高低压铸造、熔模铸造、消失模铸造及永久型铸造等,可以铸造出质量轻,强度高,形状复杂的镁合金铸件,但需过热以确保流动性而导致生产的诸多难以克服的问题(如镁合金燃烧)。
镁合金半固态铸造可分为:流变铸造、触变铸造和注射成形。
一、镁合金的基本性能及其产品优势［2,3］1. 轻量化密度1.8g/cm3左右，是铁的1/4，铝的2/3，与塑料相近。
2. 比强度高，刚性佳，优于钢、铝。
3. 极佳的防震性，耐冲击、耐磨性良好。
4. 优良的热传导性，改善电子产品散热问题。
5. 非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁屏蔽性佳。
6. 加工成型性能好，成品外观美丽，质感佳，无可燃性（相对于塑料）。
7. 材料可100%回收，回收率高符合环保法。
8. 尺寸稳定，收缩率小，不易因环境温度变化而改变（相对于塑料）。
二、镁合金材料的加工成型技术依据材料加工成型的方式和特点不同，可以将镁合金分为铸造用镁合金、压铸用镁合金、挤压用镁合金、锻造用镁合金和焊接用镁合金。
这要根据镁合金产品的类型而选用。
1. 压铸成型技术［2,4,6］镁合金的压铸技术一直是镁合金应用于结构材料制造技术的重点，镁合金压铸产业在欧美已有较大规模。
压铸技术是以活塞将融熔金属压入模具中，凝固成型，制造产品。
镁合金的熔铸技术的特点(一)
镁合金的熔铸技术的特点（一）1）镁的化学活性很强烈，在熔态下，极易和氧、氮及水气发生化学作用。
在熔体表面如不严加保护，接近800℃时就很快氧化燃烧。
为减少烧损、生产安全以及保证金属质量，在整个熔铸过程中，熔体始终需用熔剂加以保护，避免与炉气和空气中的氧、氮及水气接触。
因此，给工艺带来了许多问题，如大量熔盐给产品质量、人身健康和安全生产带来不少麻烦。
2）除少数组元（元素）如Cd、Zn、Al、Ag、Li等外，其他组元在镁中的溶解度都非常小；此外，在难熔组元间又易形成高熔点化合物而沉析，因此在工艺上加人很困难。
由于铁难溶于镁中，故在镁合金的熔铸过程中，可使用不加任何涂层的铁制工具。
3）在有些镁合金铸锭中，易于发生局部晶粒大小悬殊现象。
同时晶粒尺寸较大，晶粒形状易于出现柱状晶和扇形晶，严重影响压力加工性能和制品的力学性能。
因此，对不同合金要采取相应的变质处理方法来细化晶粒，并适当改变晶粒形状。
近年来，采用电磁搅动液穴中熔体的方法，对晶粒细化有良好的效果。
永磁搅拌法也开始使用。
由于镁合金晶粒粗化倾向较大，对镁合金铸锭晶粒的尺寸大小和形状原则上不作严格要求。
4）镁合金的氧化夹杂、熔剂夹渣和气体溶解度远比铝合金多。
因此，需要进行净化处理。
目前，在我国多采用熔剂精炼法，有些国家也采用气体精炼法，并研发了一些新的净化技术。
镁合金的净化剂都是沉降型的，这点不同于铝合金和其他有色金属，这就给工艺和制品质量带来许多麻烦。
因此，在净化后需要有充分的静置时间。
在炉底还需另设排渣口，扒底渣的工序亦不容忽视。
在整个熔铸过程中，需要使用大量的熔剂，同时外加大量的化工材料（加入组元和变质处理用），它们的质量好坏，直接影响合金质量，为此，对熔剂和熔盐应有严格要求。
铸造镁合金熔炼
无芯工频感应电炉
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成分均匀，且有精炼作用。
ZM5镁合金的熔炼工艺
准备坩埚
准备炉料
预热坩埚
ZM5镁合金的熔炼工艺（续）
4.熔化熔剂
在另一坩埚炉中熔化RJ-1熔剂或光卤石，保温在750～800℃范围内。浇包及熔化工具进入镁液前应先在此熔剂中洗涤，充分预热，彻底去除所吸附的水分和粘附的氧化渣。
5.加中间合金
炉料熔化后，在700～730℃加入预热的Al-Mn和Al-Be中间合金，待其熔化后加入纯锌。
ZM5镁合金的熔炼工艺（续）
精炼
孕育处理
二次精炼
贰
壹
叁
含锆镁合金的熔炼工艺概述
在含锆镁合金熔炼中，加锆工艺是生产中影响质量的关键问题。镁合金中加锆存在下列各种困难： 锆的熔点高，密度大； 锆的化学活性强，锆在高温下易和大气或炉气中的气体反应，形成的化合物也不溶于镁液中，使锆的损耗增加； 许多元素阻碍增加锆，锆能和镁液中的许多元素等形成化合物，它们不溶于镁液中，沉淀在坩埚底部，MgO也会使镁液中的锆析出沉淀，这些都降低了合金液中的含锆量。
镁与其它物质间的反应（续）
镁与其它物质间的反应（续）
硼酸(H3BO3)受热后即脱水变成硼酐(B2O3)，B2O3遇镁液及其表面上生成的MgO即发生下列反应：
01
镁与硼酸
03
还原出的硼即与镁液反应生成致密的Mg3B2膜，后一反应中生成的MgO•B2O3也能在镁液表面上形成严密的釉质保护膜。
B2O3+MgO ＝ MgO•B2O3
铸镁合金的除气
有色合金的熔铸技术特点
• 化学特性：抗大气腐朽性能好，因为其表面易形成致密的氧化铝膜， 能阻止内部金属的进一步氧化，铝与浓硝酸、有机酸及食品基本不 起反应；
• 铝是非磁性，无火花材料，且反射性能好，既能反射可见光，也能 反射紫外线；
• 铝中的杂质为硅和铁，当杂质含量越高时，其导电性，抗腐蚀性及 塑性越低。
2、Al-Mn系合金 Al-Mn系合金属于热处理不可强化的变形铝合金，因其具有密度小、 强度适中、塑性高、焊接性能好、抗腐蚀性强、延展性好、表面光 洁等优良的综合性能，在航空航天、汽车、电子及微电子工业、能 源、信息科学等领域中的应用越来越广泛，如飞机油箱、灯具、厨 具、建筑工具、食物和化工产品贮存包装、以及用薄板加工的各种 压力容器与管道等。
发生变化。
•
内应力：在结构上无外力作用时保留于物体内部的应力
。(因受力、
湿度、温度变化，溶剂等而变形 )
皮肤
• 伸长率：指材料受外力 （拉力）作用断裂时， 试棒伸长的长度与原来 长度的百分比。代号： δ(Delta)；单位：%
变合金色彩来制造和区分不同面值的
货币。常用的有含25％镍的“银币”， 含 20％锌和1％锡的黄铜币以及含少 量锡（3%）和锌（l.5%）的“铜”币
纯铜的物理性质
•元素符号Cu，原子量63.5 •铜具有良好的导电、导热性，仅次 于银而居第二 •焰色反应呈绿色。 •密度8.92g/cm3
•熔点1083℃
• 锰是Al-Mn合金的主要控制成分，合金的强度随其含量的增加而 提高，但又不会使合金的抗腐蚀性下降。锰含量在1.0-1.6%范围 内时，合金具有较高的强度和良好的塑性及工艺性能。当锰含量 高于1.6%时，会形成大量脆性化合物MnAl6，在变形时容易开裂， 塑性降低。
现代铸造镁合金及其熔炼技术
现代铸造镁合金及其熔炼技术济南大学耿浩然镁及其合金的应用目前，在世界范围内得到开发和应用的材料中，镁及其合金材料因具有密度小及可回收利用等多方面的优点而格外引人注目。
与地球地壳中其他金属元素的含量相比，镁元素在地球地壳中的含量仅在铝、铁之后，位居第三，约占地壳质量的％。
同时，占地球表面积％的海洋也是一个天然的镁资源宝库，据预算，每立方米海水中约含有的镁，仅死海一处的镁，若能得到全部的开发，就可供人类使用年。
此外，镁合金作为最轻质商用金属工程材料，因其具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减振降燥能力强、液态成型性能优越、能屏蔽电磁辐射和易于回收利用等一系列符合“世纪绿色结构材料”的特征，使其特别适合在汽车、摩托车等交通工具和计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等领域的应用。
也正是看到镁及其合金材料表现出的这些优异特性和其具有的潜在价值，所以自年金属镁被发现后，人们就从未停止过镁的开发和应用，只不过在最初的一百多年里，由于镁价格和技术两大瓶颈问题，加之铝的使用而推迟了镁的广泛应用。
但世纪年代以来，随着两大瓶颈问题的突破，镁及其合金材料的开发应用呈现高速增长态势。
截止年，世界镁的产量就已达万～万吨年（含再生镁），而镁合金在汽车等运载机械上的应用也以每年％的速度快速增长，远远高于其他金属材料，可以说这在近代工程技术材料的应用中是前所未有的。
因此，大力进行镁及其合金材料的开发和应用对于现实人类的可持续发展必将产生重要而深远的影响。
中国是世界上镁资源最丰富的国家，菱镁矿探明储量约占世界的，具有发展镁产业的先天性基础条件。
此外，中国不但是一个摩托车生产、消费和出口大国，也是一个潜在的汽车生产和消费大国，镁及镁合金产品的市场应用前景广阔。
但目前中国镁及镁合金产业的发展与国外相比还存在较大的差距，资源优势没有很好地转化为技术优势和经济优势。
因此，大力发展镁及镁合金产业对于中国的可持续发展将具有非常重要的战略意义。
有色合金的熔铸技术特点
1.1 铝及铝合金的熔铸技术特点
1.2 铜及铜合金的熔铸技术特点 1.3 镍及镍合金的熔铸技术特点 1.4 1.6 镁合金的熔铸技术特点 熔铸工艺规程的制订
1.5 钛、钼及其合金的熔铸技术特点
1.1铝及铝合金的熔铸技术特点
• 一、纯铝 密度：铝是一种很轻的金属，密度为2.72 克/ 立方厘米，约为纯铜的1/3 。 导电导热性：铝的导热及导电性能好，当铝的截面和长度与铜相 同时，铝的导电能力约为铜的61 ％，如果铝与铜的重量相同而截 面不同（长度相等），则铝的导电能力为铜的 200 ％。
纯铜加工性能
• 具有高的塑性，可冷、热压力加工，可制成管、 棒、线、条、带、板、箔等铜材 。
• 经冷加工变形后强度增至392MPa~490MPa，塑性显著降低，伸 长率可降至6%，硬度HB为1100~1300MPa 。
纳米铜的室温超塑性
浙江工贸职业技术学院
• 冷加工：指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工 工艺。 • 冷作硬化：在常温或再结晶温度以下的加工，能显著提高强 度和硬度，降低塑性和冲击韧性，称为冷作硬化。
大致可以分为三类：
①几乎不固溶于铜，并与铜形成熔点较高的脆性
化合物的杂质，如硫和氧等（导致冷脆） ；
②很少固溶于铜，并与铜形成易熔共晶的杂质，
如铅和铋等（导致热脆）；
③固溶于铜的杂质及微量元素，如铁、铝、镍、
锡、锌、银、镉、砷、锑、磷等。
• 固溶体：所谓固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中 所组成的合金相
• (3) ZL305合金 ZL305合金主要是在Al-Mg合金基础上加入Zn,控制自然 时效，提高了强度和抗应力腐蚀能力，具有好的综合力学性能，降 低了合金的氧化、疏松和气孔缺陷。目前，该类合金主要被用于承 受高负荷，工作温度在100摄氏度以下，并在大气或海水中工作的要 求腐蚀性高的零件，如海洋船舶中的零件。
镁合金铸造特点
备注
镁升温和散热快
镁凝固快
铝、镁合金铸造一般工艺对照表;
项目 1级慢速 2级慢速 快速 快速启动点 比压 增压响应时间 内浇口
镁合金 0.2~0.5 0.8~1 3~7 — 40~70 <60 60~100
铝合金 0.15~0.25 0.5 2.5~5 — 60~80 <90 30~50
备注 m/s m/s m/s 按产品需要 MPa按产品需要 ms m/s
镁合金压铸安全和员工防护（只是个人的一点经验，不全的）
1、 镁合金熔液容易燃烧，在熔化炉、保温炉和压铸机附近，放置足够的黄沙和 覆盖剂，覆盖剂就是熔化时所用的阻燃覆盖物。 2、 镁合金熔液碰到水容易飞溅，造成工伤和火灾，所以，镁锭需要放在熔化炉子上 烘烤干燥后，才能投入炉中熔化；员工用的撇渣、扒渣、精炼的和合金液接触 的物品，也都需要确保干燥。 3、 由于压铸现场逃料、合金飞溅现象比较常见，员工需要配备必要的劳防保护用品， 如：防护眼镜，劳防靴，手套。 4、 覆盖剂，是合金阻燃、防火的必备物资，但是覆盖剂使用过程中，产生有毒、 有害气体，如HCL等，同时镁合金氧化物，多孔弥散有若粉尘；建议员工配备口罩， 防止呼吸道疾病。 5、 压铸机要配备关机钥匙，钥匙上配橡皮筋。生产过程中，如果员工中断，需要 清理模具，在机器上修理模具，或修理压铸机，务必首先关掉压铸机，拔下钥匙 挂到修理者的手腕上，防止机器误动造成工伤。 6、 两人协同操作，步调不一致很容易造成工伤，尽量禁止；实在需要，必须由 有授权指挥者指挥协同工作的进行。该类场合如大模具的安装等。 7、 镁合金容易燃烧，融化炉和保温炉需要用盖子盖起来，防止液压油溅入，造成 火灾。 8、 如果用工频炉、中频炉熔化镁合金，由于线圈产生的高温，对铸铁坩埚也产生 强烈氧化，所以要定期检查和铲除坩埚的氧化层，防止坩埚窜透，造成火灾。 9、 如果镁合金的熔化保温炉，被很好的遮盖，机器可以不使用不燃油，但是，每个 班次都需要检查，油柜的安全情况，发现有违规操作的，必须罚款。另外， 机器的漏油情况，需要尽量避免，特别是喷射性漏油，如有这种漏油，建议还是 用不燃油比较安全。 10、 如果使用SF6、SO2气体保护，气体本身是有毒有害气体；SF6需要供应商提供 无毒证明，防止气体不纯，混有有毒有害杂质。 11、 12、 镁合金压铸和熔化现场，严禁放置易燃易爆物品，如机油等。 压铸机机油如果不用不燃油，机油的添加、更换、清洁过程，需要制定 标准操作规范，防止加油过程中，镁合金逃料喷射到机油中，造成火灾。 13、
镁合金简介
镁合金的特点在纯镁中加入某些有用的合金元素可获得不同的镁砂合金，它们不仅具有镁的各种特性，而且能大大改善镁的物理、化学和力学性能，扩大其应用领域。
目前，已开发出几十种不同性能的镁合金，形成了镁合金体系。
大多数镁合金具有以下特点：（1）镁合金的密度比纯镁（1.738g·cm-3）稍高，为1.74-1.85g·cm-3，比铝合金低36%，比锌合金低73%，仅为钢铁的1/4，因而其比强度、比刚度很高。
镁合金是目前世界上最轻的结构材料，采用镁合金制作零部件，可减轻结构重量，降低能源消耗，减少污染物排放，增大运输机械的载重量和速度，是航空航天和交通运输工具轻量化的良好材料。
（2）镁合金的比弹性模量与高强度铝合金、合金钢大致相同，用镁合金制造刚性好的整体构件，十分有利。
镁合金的焊接性能和抗疲劳性能也不错。
（3）镁合金弹性模量较低，当受外力作用时应力分布更为均匀，避免过高的应力集中。
（4）镁合金有高的振动阻尼容量，即高的减振性、低惯性。
（5）镁及其合金在高温和常温下都具有一定的塑性,因此可用压力加工的方法获得各种规格的棒材、管材、型材、锻件、模锻件和板材以及压铸件、冲压件和粉材等。
（6）镁合金具有优良的切削加工性能，其切削速度大大高于其他金属，因其较高的稳定性，铸件的铸造和加工尺寸精度高。
（7）镁在碱性环境下是稳定的，有抗盐雾腐蚀性能。
（8）镁与铁的反应性低，压铸时铸模熔损少，使用寿命长，镁的压铸速度比铝高。
（9）镁在铸造工业方面具有较大的适应性，几乎所有的特种铸造工艺都可以铸造。
与其他合金材料相比，镁合金也存在如下缺点：（1）镁的化学活性很强，在空气中易氧化，易燃烧，且生成的氧化膜疏松，所以镁合金必须在专门的熔剂覆盖下或保护气氛下熔炼。
加工车间和制粉车间要特别注意防火。
（2）抗盐水腐蚀能力差，因此必须进行防腐处理。
（3）同钢铁材料接触时，易产生电化学腐蚀。
（4）杨氏模量、疲劳强度和冲击值等零件设计方面的材料性能比铝低。
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• 绝大多数镁合金对自然时效不敏感，淬火后在室温能长期保持淬 火状态，即使人工时效，时效温度也要比铝合金高（达175250℃）。 • 镁合金加热时的氧化倾向比铝合金高，为了防止燃烧，加热炉应 保持中性气氛或通人SO2气体。
• 镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、 减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明 显减轻结构重量。从20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天 部门得到了优先应用。
• ZM3、ZM4和ZM6：Mg-RE-Zr系。良好铸造性能、 常温强度和塑性较低、耐热性较高，主要用于制 造250℃以下工作的高气密零件。 • Mg-Li系合金是一种新型的镁合金，它密度小，强 度高，塑性、韧性好，焊接性好，缺口敏感性低， 在航空、航天工业中具有良好的应用前景。
• 铸造和变形镁合金均可进行退火(T2)、时效(T1)、淬 火(T4)和人工时效（T6，T61)，规范和应用范围与铸 造铝合金基本相同，只是镁合金的扩散速度，淬火 敏感性低。 • 镁合金可用静止或流动的空气淬火，也有时用热水 淬火(如T61)，强度比空冷的T6高。
• 化学活性高：潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、 有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈的腐蚀。干 燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶 液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水和酸的 润滑油中很稳定。室温下，镁表面与大气中氧作 用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像氧化 铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。 • 室温强度低、塑性差：纯镁单晶体临界切应力为 4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不能 直接用做结构材料。
镁合金的熔铸技术特点
• 一、纯镁的性质 • 镁为密排六方结构。熔点648.9℃，25℃时晶格常数 为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。密度 低，常用结构材料中最轻的金属： 20℃时密度1.738g/cm3。 体积热容比其他金属都低： 20℃时的体积热容为1781 J/(dm3· K)，镁及其合金是加 热升温与散热降温都比其他金属快。
• 二、镁合金 • 纯镁中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等元素，制成镁 合金。Mg-Mn系、Mg-Al-Zn 系、Mg-Zn-Zr系 和MgRE-Zr系等合金系。分为变形镁合金和铸造镁合金。
பைடு நூலகம்
• 铸造镁合金：ZM＋顺序号表示。 • ZM1、ZM2、ZM7、ZM8： Mg-Al-Zn 系 • ZM5： Mg-Zn-Zr系：较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性能， 耐热性较差，主要用于制造150℃以下工作的飞机、导弹、发动 机中承受较高载荷的结构件或壳体。