镁合金的发展前景

论文：镁合金制件的发展趋势

学院：机械工程学院

专业：材料成型与控制工程（模具设计

制造及自动化）

学号：090131

姓名：saoqidejiege

浅谈镁合金制件的发展趋势

090131saoqidejiege

[摘要]镁合金具有力学性能好、熔点低、凝固收缩小、不腐蚀钢质模具等特点，是优良的轻质结构材料，具有良好的压铸性能。镁合金压铸件的应用近年来逐步加大。镁合金已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域，许多国家将其视为21世纪的重要战略物资。

关键词：镁合金压铸航天工业汽车工业

正文：在各种压铸用的合金材料中,金属镁密度小、极高的比强度、高抗震性、防电流干扰性、高散热性、薄制件成型有良性等特点，在通讯、计算机电子产业,汽车工业,武器装备，航空航天等领域发展前景极为可观。

一、镁合金产品特性及应用

1．镁合金产品特性镁合金是一种能够满足各种行业需求、发展前景极为可观的轻质合金材料。与目前的主流材料相比，镁合金具有如下几个突出的优点。

(1)重量轻镁合金作为一种轻质金属结构材料，其密度为铝的2／3、钢的1／4；比重只相当于铝的2／3左右、锌的1／4左右、铁的1／4。在同等刚性条件下， 1Kg镁合金的坚固度等于18Kg铝和2．1Kg钢，而同样复杂的零部件，镁合金制品重量比锡轻1／3、比钢制轻1／2。这一特性对于现代手提类产品减轻重量及车辆减少能耗有重要意义。

(2) 吸震性能高镁有极好的滞弹吸震性能，可吸收震动与噪音，对于用作设备机壳减少噪音传递、提高防冲击与防凹陷损坏十分有利。其抗冲击性是塑料的20倍。

(3) 良好的铸造性能在保持良好结构的条件下，镁制品壁厚可小于0．6mm，这是塑胶制相同强度下无法达到的。至于铝也只能在1．2～1．5mm 范围内才可与镁相比。

(4)模铸生产率高与铝相比，镁合金的单位体积热含量更低，这意味着它在模具内能更快凝固。一般来说，其生产率比铝压铸高出40％～50％，最高可达到压铸铝的两倍。

(5)良好的切削性能镁的良好切削性能表现在：允许较高的切削速度，减少切削加工时间；比其它金属有高出几倍的刀具寿命(极少停机换刀并节省了操作时间与刀具成本)；有优良的表面光洁度，并可一次切削获得，极少出现积屑瘤；有良好的断屑特性及温度传导性，可免于使用冷却液或润滑液。

(6)再生性废旧镁合金铸件可再熔化，并作为AZ91D、AM50或AM60的二次材料进行铸造。由于压铸件的需求不断增长，呵回收再用的能力是非常重要的。这种符合环保要求的特点，使得镁合金比许多塑胶材料更具吸引力。

(7) 高散热性镁合金有高散热性能，适合现今设计元件密集的电子产品。

(8)高电磁扰屏障镁合金有良好的阻隔电磁波功能，适合于发出电磁干扰的电子产品。除上述特性外，镁合金还具有抗疲劳、无毒、无磁性和较低的裂纹倾向等特点。’

二、镁合金产品应用

镁合金目前主要应用于移动电话、笔记本电脑外壳、饰件等压铸产品，在汽车、家电制造等行业的应用也已经比较广泛。

(1)汽车一般用于车上的座椅骨架、仪表盘、转向盘和转向柱、轮圈、发动机气缸盖、变速器壳、离合器壳等零件，其中，转向盘和转向柱、轮圈是应用镁合金较多的零件。随着技术的发展将有更多的零件用镁合金制造。镁合金铸件的急剧增加是由于汽车工业需要车辆减重、降低尾气排放量及提高燃烧效率所致；根据经验,减小 10%车体重量相当于节约 5.5%

的工业燃料.另外,减小重量也可以提高汽车的机动性和驾驶性能.例如,减小车体前面的重量,可以使车易于驾驶;减小顶部的重量,由于降低了重心从而使车更为稳定。未来战争要求机动性和快速反应,减轻武器装备重量是未来武器装备发展方向之一,如坦克作战系统未来乘员在 2~3 人,重量(15~20) t,为现役坦克的三分之一, 能行驶 30 d 或 1 500 km 不加油,是现役坦克的三倍,便于运输.减轻重量的途径除结构设计外,就是部分采用轻合金。此外,镁及其合金由于质量轻而被广泛地应用于国防、航空航天产品中.如法国塞德航空公司(Sud-Aviation)超级弗雷隆(Frelon)直升机的镁合金齿轮箱,铸件由 Mg-Zn-RE-Zr 合金ZE41 制成, 铸件重 133 kg,加工后 111 kg。加银的镁合金可以使时效强化的 Mg-RE-Zr 合金的较低的拉伸性能得到显著提高,在航空和宇航方面已有一系列应用,例如飞机着落轮,齿轮箱盖和直升机水平旋翼附件.在轻兵器方面法国早期生产的 MK50 反坦克枪榴弹部分零件采用镁合金及铝合金.法国 AMX-13 轻型坦克, AMX-13 装甲救护车,采用轻合金缸体、缸盖.美国 M551 谢里登轻型坦克/侦察车,变速箱体为铝-镁合金材料制成.随着镁及轻合金熔炼及制造技术的不断提高,在坦克和装甲车部分结构件、导弹壳体和尾翼等方面将得到广泛使用.另外由于镁合金具有良好的电信号抗干扰性,在军事的无线电通讯领域也将得到广泛应用.

(2) 移动电话由于镁合金具备耐震、抗磨损的特性，尤其是可屏蔽电磁波的特殊功能，对手机极为重要，有利于消除消费者对手机电磁波是否会影响人体健康的疑虑。尽管镁合金成本较高，但由于镁合金质地轻、耐高温、可塑性强且防磁能力强，将赢得手机制造商更多的青睐。

(3)笔记本电脑现在的笔记本电脑外壳都强调散热性好、重量轻、坚固耐磨以及色彩鲜艳等特性。市面上的笔记本电脑外壳材质主要有ABS塑料、碳纤维、铝镁合金及钛合金4种，但总体说来，目前较受市场欢迎的材质是铝镁合金器的壳体、基座等。在传递振动时起阻尼减震作用，可提高仪器的灵敏度和稳定性。此外，镁合金还广泛应用于照相机、点克、耳机、CD机外壳及电视等家电的装饰件。

二．高性能镁合金的研发成果

1．含重稀土的超高强镁合金

在Mg中添加Y和Zn(Y和zn的原予百分比约为2：1)的合金系中，在与Mg固溶体底

面半行处形成Y和ZI1的富集层，通过反复在HCP结构(密排六方结构)的C轴方向积层，

形成长周期积层结构(LPSO)。例如，用Mg Y zr1 合金快速凝同粉末制成的挤压件的屈服强度达600MPa以上，延仲率达5％左右，不但强度与硬铝相当，且延展性也很好。另外，还开发了用其它重稀士置换Y的具有相同组织结构的镁合金系列。

在Mg中添加Gd、Y等稀土元素，可显示出很强的时效硬化性能，由于其析出物的热稳定性能优异，冈此可通过对铸件进行T6处理，极大提高其室温强度及耐热性能。进而再添加0．5一lat％的Zn，则可在晶界附近形成具有前述LPSO结构的相，且延展性也得到提高。普通变形镁合金的屈服强度一般为150-200MPa，而Mg-i．8Gd一1．8Y一0．7Zn一0．2Zr(at％)合金经挤压加工后，由于抑制了孪品变形，其抗拉强度及压缩强度均超过400MPa。若挤压加：[后再进行T5时效处理，则抗拉强度及压缩强度分别提高至540MPa和490MPa，显示出与超硬销相当的高强度。这些合金有望用于附加值高的活塞等方面。

2．压铸用耐热镁合金

人们希望压铸用耐热镁合金可用于汽车发动机剧零部件，但以前的镁合金在自动变速汽车传动系统的应用方面，其耐热性能及压铸性能均不理想现在丌发的耐热镁合金添加了Ca、Sr、轻稀二L等，在品界结晶出热稳定性好的化合物，因此可用于工作温度约l75~C 的自动变速汽年变速箱。日本还开发了添加5％的Al、2％的ca和RE的AXE522镁合金，已用于部分汽午的油盘及变速箱，其应用今后有望进一步扩大。近来，在重视耐热性的同时还