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半固态镁合金镁加工性能的优点

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半固态镁合金镁加工性能的优点

发布日期:2021-05-13 作者: 点击:

半固态镁合金镁加工性能的优点

镁具有良好的加工性能,即铸造性能良好。与其他材料相比,其制造成本非常低。值得注意的是,虽然每公斤镁锭的价格比铝和铁贵,但其单位体积的成品价格几乎相同。


镁的物理化学特性比铝更适合压铸大型零件。镁单位体积的熔热仅为铝的2/3,比热仅为铝的3/4,溶铁性能极低。这些特性使镁压铸件的生产成本与铝几乎相同。如果再应用生产效率很高的HOTRUNNER技术(例如THIXOMAT的最新成果),镁压铸部件的生产成本比铝还要低很多。


1、镁加工性能的优点

(1)溶化成本只有铝的2/3

(2)压铸生产效率比铝高25%,金属模具比铝高300-500K,消失模具比铝高200%

(3)镁铸件的表面质量和外观明显优于铝(由于模具热负荷减小,检验频率降低)

(4)模具使用寿命是铝的两倍(或更长,根据模腔形状)

(5)镁脱棋斜角可以很小(后续加工可以取消),表面形成良好(因为镁粘度低。


二是熔解剂的缺点。

当然和其它材料比,镁加工也具有一些增加成本的特性,论述如下,镁加工性能的缺点

(1)镁压铸与铝金属模铸相比,残留废料率较高(与铝压铸废料相比)

(2)镁压铸或THIXOMOLD生产设备投资较大。和铝重力/低压/硝模等工艺比,镁压铸机很贵(因为需要较高的锁模力和充型射料速度),当然它的生产率也是前者的4倍

(3)镁压铸需要较高的模具试验成本和较长的试验时间,而钢制零件(制造采用简单的焊接技术按图加工)或塑料零件(可采用低成本原型工装)则简单得多。

(4)和铝低压或金属模铸造比,镁压铸需要较高的模具成本。因为压铸模大并复杂,还要承受高锁模力(当然高生产率也可降低单件产品的成本)

(5)镁压铸与铝压铸相比,烧损率高50K,即4%比2%(因为镁表面活性高)

(6)镁压铸碎片的回收成本高于铝。干镁碎片不易回收,湿碎片更难回收。为了防止着火,必须非常小心。

熔解剂

3、镁合金与几种材料的性能比较

G/cm3抗拉强度Mpa比强度屈服强度Mpa延伸率%弹性模量Gpa比刚度导热系数w/mk减震系数。

AZ91D1.8125013816074525.865450

A3802.7031511616037125.91005

碳钢7.86517804002220024.34215

ABS1.039693 60  0.9


4、镁的应用领域

镁在国内外的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三个领域,也用于稀土合金、金属还原等领域。


由于镁的密度小,比强度高,并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金,因此,镁是重要的合金元素。镁的最大消费领域是铝合金的添加元素。在2002年世界主要地区的原镁消费中,共有14.56万吨镁生产铝合金,占原镁消费总量的40%;2003年,中国共有2.1万吨镁作为铝合金的添加元素,占总消费的41%。一般而言,镁和原铝的消费率约为0.4%。


压铸占2002年全球主要地区原镁消费的35%。由于汽车制造业促进了市场对镁需求的增长,因此在镁压铸生产行业中,北美、拉美、西欧用量最大。相关统计数据显示,近10年来,镁合金压铸件在汽车上的使用增加了15%左右,这一发展趋势将继续。


在欧美、俄罗斯等国家,许多钢厂都在使用镁脱硫技术。2002年世界主要地区原镁消费中,5.73万吨用于炼钢脱硫,占总量的15.70%。我国2003年钢铁脱硫用镁8000吨,占总消费量的15.62%。镁颗粒的脱硫效果优于碳化钙。虽然镁的价格比碳化钙高,但用量只有碳化钙的1/6-1/7。镁脱硫的总成本比碳化钙经济。一般来说,吨钢消耗0.4-0.5公斤镁,脱硫后硫含量为0.001-0.005%。


镁牺牲阳极进行阴极保护是防止金属腐蚀的有效方法。镁牺牲阳极具有防腐性能好、无DC电源、安装后自动运行、无维护、占地面积小、工程成本低、不干扰外部环境等特点。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐;港口、船舶、海底管线、钻井平台;机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。


在人体细胞内,镁是第二重要的阳离子,它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性,维持核酸结构的稳定性,参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实,动脉硬化、心脑血管疾病、高血压、糖尿病、白内障、女性痛经、骨质疏松症和抑郁症与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受到重视。


5、镁合金的应用领域

镁合金作为目前密度最低的金属结构材料之一,广泛应用于航空宇宙工业、军工领域、交通领域(包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等)、3C领域等。


镁合金的特点可以满足航空航天等高科技领域对轻质材料的吸噪、减震和防辐射要求,可以大大提高飞机的气动性能,显著降低结构重量。自20世纪40年代以来,镁合金首先被优先应用于航空航天部门。


B-36重型轰炸机6重型轰炸机使用4086公斤镁合金簿板;喷气式歼击机洛克希德F-80的机翼镁板将结构部件数量从47758减少到16050;德热来奈飞船启动火箭大神使用600公斤变形镁合金;季斯卡维列尔卫星使用675公斤变形镁合金;直径约1米的维热尔火箭壳由镁合金挤压管制成。


国内歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、火箭、人造卫星、飞船均选用镁合金构件:一架飞机最多选用300-400个镁合金构件;一架飞机最重近300kg;一架飞机最大尺寸超过2m。


在军工方面需要镁合金板材以提高结构件强度,减轻装备重量,提高武器命中率。目前国内需要的板带材不得不从国外进口。


6、镁合金在汽车工业的应用

近二十年来,世界汽车产量持续增长,年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一,而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求,汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重,以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料,能满足日益严格的节能的尾气排放的要求;可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。镁合金汽车零件的好处可简单归纳为:


•密度小,可减轻整车重量,间接减少燃油消耗量;

镁比强度高于铝合金和钢,比刚度接近铝合金和钢,能承受一定的负荷;

•镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性,容易加工,废品率低;

镁具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁。用于外壳可以降低噪音,用于座椅和轮圈可以降低振动,提高汽车的安全性和舒适性。


镁合金作为汽车零部件的历史约为70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱,之后用量和应用部位逐渐增加。20世纪60年代,一些车型的用量达到23公斤,主要用于阀门外壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。20世纪80年代初,由于采用新技术,铁、铜、镍等杂质元素受到严格限制。


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