ZK60镁合金

镁合金材料简介

随着航空航天、交通运输、信息产业的发展，新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。在许多领域，传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。

一、镁合金的分类

一般来说，镁合金按以下三种方式进行分类：合金化学成分、合金是否含锆和成形工艺。

按镁合金的合金化学成分分为：二元系镁合金 Mg-A1、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg —RE、Mg-Zr和Mg-Li等，三元系及多组元系镁合金Mg-A1-Zn、Mg-A1-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE—Zr、Mg-Zn—Zr。

根据加工工艺的不同可分为两大类，即铸造镁合金和变形镁合金。两者在成分、组织和性能上存在的差异，使其在应用上也有明显区别。大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产，其产品主要应用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等。铸造工艺最常用的是压铸工艺，其主要特点是生产效率高、铸件质量好、组织优良、可生产薄壁及形状复杂的构件等。最常见的压铸镁合金是Mg-A1系合金。通过控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用量最大的AZ31合金。但压铸成形的镁合金件难免内部会存在显微气孔等缺陷而且力学性能较差。变形镁合金一般是指可用挤压、锻造等塑性成形方法加工成形的镁合金。与铸造镁合金相比，镁合金热变形后微观组织结构得到细化，消除了铸造产生的缺陷，产品具有更高的强度、更好的延展性，其大大提高的综合性能能够满足更多样的结构件的需求。变形镁合金由于具有这些优点，这些年得到广泛的关注并取得了长足的发展，形成了一些系列(如变形镁合金可以根据是否能进行热处理强化，分成可热处理强化变形镁合金和不可热处理强化变形镁合金)。

二、镁合金的特点

与其他金属相比，镁合金具有以下特点：

(1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，密度在1.75—1.85g／cm3之间，是钢密度的23％，铝密度的67％，塑料密度的170％。镁合金比强度明显高于铝合金和钢，仅略低于比强度最高的纤维增强材料；比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料，具有很好的优越性。

(2)镁合金阻尼性能好，与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同样受力条件下，可消耗更大的变形功，具有降噪、减振功能，可承受较大的冲击震动负荷，适合于制备抗震零部件。

(3)镁合金导热性、热稳定性、抗电磁干扰性和屏蔽性能良好。

(4)镁合金的铸造性良好，镁与铁反应性很低，熔炼时可用铁坩埚，镁在单位容量下的热焓低，其压铸速度可比铝高，且镁铸件的铸造和加工精度高，镁合金压铸件的最小壁厚可达0.6mm，而铝合金为1.2-1.5mm，镁合金可以进行高速机械加工，生产效率高，在模具内凝固快，生产率比压铸铝件高出40-50％，最高可达两倍，适用于汽车工业的大批量生产。

(5)镁合金的尺寸稳定性较好，收缩率稳定，铸件和加工成品的尺寸精度高，除了镁-铝-锌合金外，多数镁合金在热处理过程及长期使用中由于相变而引起的尺寸变化基本为零。

(6)切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他金属。切削镁合金时对刀具的消耗低，切削功率小，镁合金、铝合金、铸铁、低合金钢切削同样零件消耗的功率比值为l：1.8:3.5:6.3。镁合金在切削后不需要磨削、抛光，不用切削液即可以得到粗糙度很低的加工面。此外，镁合金在受冲击或摩擦时，表面不产生火花，利于生产安全。

(7)与塑料类材料相比，镁合金可回收利用，回收成本低，回收利用率高，这对降低制品成本、节约资源、改善环境相当有益。

(8)液态镁容易剧烈氧化、燃烧，故镁合金的熔炼必须在熔剂覆盖下或者在

保护气氛中进行。镁合金铸件需要在SO

2、C0

2

或SF

6

气体保护，或者在真空条件

下进行固溶处理，并且固溶处理和时效处理时间均较长。

三、镁合金的应用

随着镁合金成形技术的迅猛发展，越来越多的镁合金产品已用于汽车、通讯和航天工业中。但是，作为一种新兴材料，镁的现有使用状况远没有充分发挥它

的潜在优势，镁合金在实际工业应用方面的发展远不及铝合金和钢铁工业。现代科技和相关产业技术的发展，使镁合金各项独特优点日臻完善，应用范围迅速扩展，特别是汽车及3C用镁合金零部件的大量应用。镁合金凭借其优异的性能以及低迷的原镁价格，促使包括中国在内的世界各国相继设立相关研究课题，并投入大量的人力物力。我国目前在镁工业方面拥有三项“世界冠军"，即储量、生产、出口，因此利用资源优势开展镁合金的研究显示出其诱入的前景。镁合金的研究开发与应用己成为材料研究的一大热门，其研究成果也在各个领域得到应用，具体应用情况如表1所示。

表1 镁合金产品应用情况