高导热镁合金型材是一种新型的轻质材料,具有的导热性和机械性能,被广泛应用于各个领域。GB/T38714-2020《高导热镁合金型材》为高导热镁合金型材的生产和应用提供了技术规范。
高导热镁合金型材的主要特点是导热系数高、密度低、机械强度高、成形性好等。这些特点使得高导热镁合金型材非常适合用于制造各种设备和工具。例如,在电子产品制造中,高导热镁合金型材可以用于散热器、散热片等部件,有效降低了电子产品的温度,延长了使用寿命。
此外,高导热镁合金型材还可以用于汽车制造中的发动机舱盖、底板等部位,可以提高汽车发动机的效率和安全性。在工业生产中,高导热镁合金型材还可以用于制造航空航天设备、化工设备、军事装备等重要领域。
GB/T38714-2020标准规定了高导热镁合金型材的化学成分、力学性能、表面质量等指标要求,为高导热镁合金型材的应用提供了技术保障。在生产过程中,需要严格控制合金的化学成分和加工工艺,以确保高导热镁合金型材具有的机械性能和导热性能。
总之,高导热镁合金型材GB/T38714-2020在工业生产中的应用非常广泛,具有的市场潜力。未来随着科技的不断进步,高导热镁合金型材的性能将会更加,应用范围也将进一步拓展。
镁合金的发展对我国有重大的战略意义。我国镁矿资源处于世界,发展镁合金有助于缓解我国传统金属矿产的资源危机。镁合金在民用领域的应用,对缓解能源危机、降低污染,特别是提高“中国制造”竞争力有重大的战略意义。
镁合金汽车轮毂:2014年,山西银光镁业的镁合金汽车轮毂销售量比上年增长了三倍,主要是差异化的汽车售后市场。预计2015年会有整车企业应用于电动客车,镁合金轮毂的汽车可节油15%。
镁合金座椅:东风汽车铝合金车身混合动力客车使用了镁合金座椅,用镁型材进行焊接,零件整体减重了25.7%。
镁合金轮椅骨架:生产商是山西省古交市银河镁业有限公司,研发制作镁合金型材深加工产品的企业,主要生产有镁合金轮椅系列、镁合金拐杖、担架、折叠床、桌子等。镁合金轮椅车架通过欧盟认证,出口欧洲市场。
镁合金碱性锅:生产商是北京鼎盛泰来科贸有限公司,镁合金碱性锅重1.3公斤,重量轻,能够中和酸性食物,导热快,为肉类排酸让食物更美味,还能为人体补充镁离子,防治疾病。
镁合金自行车一体轮:生产商是广州镁业金属科技有限公司,已经有国内外自行车厂家批量供货。其优势是稳定性、弹性和减震性都很好,重量轻,低碳环保。
镁合金户外和休闲用品:浙江泰普森已经开始批量生产镁合金材质的系列产品,在全球销售,获得消费者的欢迎。从2014年到现在,采用该类新兴材料生产的产品,出口额已经超过了3000万美元。
镁空气电池:生产商是大连爱镁瑞电池有限公司,镁空气电池使用自来水甚至喝水、污水作为电解液,其自带的LED灯可持续照明90至100小时,一次可为20部智能手机充电。这种镁空气电池已经在四川地震和尼泊尔地震抢险中作为应急电源应用。
同铝合金一样,镁合金铸锭也常常显现裂纹,不过镁合金的裂纹敏感性比铝合金的轻得多,型式也有较大差别,也可以分为热裂纹与冷裂纹,不过镁合金的冷裂纹相当少见,仅在MB5和MB7合金锭中偶尔出现,因此镁合金的热裂纹废品量占95%以上。
热裂纹
铸锭在有效结晶区间形成的裂纹称热裂纹。在结晶区间内收缩困难是产生热裂纹的主要原因。合金在给定条件下,凡是能缩小脆性区温度范围、减少脆性区内收缩困难的因素都可以减小热裂纹敏感性。
合金热裂纹敏感性高低可根据其脆性区内塑性A和线收缩ε的大小判断,即根据温度-塑性图可判断合金敏感性。还A大于0.5%的几乎不产生热裂纹。而当A=0时则称之为脆性区,这时产生热裂纹的几率可以说是了。合金脆性的上限≤固液区的上限,而其下限则≤固液区的下限。
对镁合金热裂纹敏感性有影响的主要因素:合金成分与工艺因素。
化学成分
实验证明,凡是能细化晶粒的因素都能降低合金脆性区的上限,也就是可以缩小脆性的温度范围。因为晶粒越细,则越有利于晶间变形,减少结晶时的收缩阻力,裂纹就不会产生了。例如向Mg+4.5%Zn合金添加0.8%Zr,其固相线由344℃提高到550℃,脆性区缩小了206℃,同时还降低了固液区内的线收缩和提高了固液区的塑性,这三者都有利于消除热裂纹。
另外,凡是增大共晶量的组元,都会提高合金的固液区内的塑性。因为增大共晶量,可增大晶界液膜厚度,从而有利于晶界变形,将大大改善补缩条件和裂纹“修复”条件,不但热裂数量减少,而且程度也显著减轻。
共晶量和裂纹敏感性并不是呈线性关系,当共晶量小于其一极限值时,裂纹倾向性小,当增加到某一值后,敏感性骤升,再继续加大共晶量,则敏感性又下降,一直到零。
面聊了铸造镁合金的熔炼,现在来谈谈变形镁合金的熔炼。熔炼变形镁合金多用反射炉,其炉型与铝合金熔炼的相当。镁合金的熔炼过程为:烘炉、洗炉、配料、装炉、熔化、扒渣、加合金元素、转炉、精炼、静置。
烘炉
新筑砌炉和中修反射炉在熔炼前烘炉。严格按烘炉曲线进行烘炉,时间不短于264h:由室温缓慢地在109h内升至300℃,在300℃保温24h,然后均匀地在25h内升至400℃,保温48h,再在58h内升至900℃完成烘炉。超过240h的停炉后也务必烘炉,时间不短于72h。烘炉很重要,对炉的寿命有重要影响。
洗炉
新炉与中修后的反射炉在使用前都要进行一次洗炉,以防合金杂质含量升高与去除砖缝中的一部分非金属夹杂及气态夹杂物,在所熔炼合金转组时也应洗一次炉,例如由熔炼Mg-Al-Zn-Mn系合金转熔Mg-Mn系或Mg-Zr系合金,由Mg-Mn系合金转熔Mg-Zr系合金都要洗炉。洗炉用重熔用镁锭或熔剂,装炉量达炉容积的1/2处,升温至760℃~800℃,充分搅拌两次,静置几分后放尽。
配料
按车间配料标准配料,所有原辅材料务必清洁干燥,无混料,复化料一般不大于40%,所用的镁锭、铝锭、锌锭、混合铈稀土、锆氟酸钾、氯化锰等的品质与化学成分都应符合有关标准。
装炉、熔化及扒渣
装炉前与炉底均匀地铺一层粉状二号熔剂(质量%:38~46Mgcl2、32~40KCl、5~8BaCl2、3~5CaF2),然后装料,先装碎的,后装镁锭,后装大块废料,装得尽可能密实平整,装完后撒一层薄的二号熔剂,升温熔化,炉内气氛应呈微还原性。
在熔炼过程中应严防镁的燃烧,一旦燃烧,立即用二号熔剂熄灭。炉料化平后,扒次渣,扒渣宜平稳,熔体温度升到750℃~770℃时扒第二次渣,渣要把扒尽,但又尽可能地不带出或少带出溶融镁。扒完渣后搅拌一次,静置几分钟后取样分析,取样温度(℃):MB1、MB8合金的780~800,MB2、MB3、MB5、MB7合金的720~740,MB15合金的780~800。在熔炼过程中按有关规程加入合金化元素,但铝锭、锌锭可随同炉料一起装料,生产MB15合金时,可用纯锆盐,也可用混合锆盐(K2ZrF6+CaF6+LiCl)或Mg-Zr中间合金加锆,加纯锆盐(K2ZrF6、K2ZrCl6、ZrCl4)时熔体温度900℃~920℃,以后两种方式加锆的温度800℃~920℃。
转炉
经炉前化学分析熔体成分合格温度为750℃~780℃时即可进行转炉,装熔体转入静置炉进行精炼。转炉方法有:静压差法,适于两个炉膛不位于同一水平上,打开流口,熔体便可自动流出;虹吸法;离心泵法;电磁泵法。中国当前多用种方法。
精炼
镁合金熔体总或多或少地含有一些非金属夹杂物和气体(主要是氢),因此进行精炼,以去除这些异物,提高合金的各项性能。精炼温度730℃~760℃,精炼熔剂用量为约10kg每吨镁合金熔体,精炼时间约10min。
除Mg-Li合金外,其他合金均可以用五号熔剂(质量%)精炼:20~35MgCl2、16~29KCl、8~12BaCl2、14~23MgF2、0.5~8.0BaO3。精炼后向熔体表面撒一层精炼剂,静置60min后铸造。
含锆的镁合金不用含Al和Mn的氟化物的熔剂精炼,可用四号熔剂;不采用二号熔剂精炼Mg-Mn系和Mg-RE系合金,因为会有熔剂夹杂存在。应尽量缩短含锂和稀土合金的熔炼与精炼时间,以减少烧损,必要时还要补料。对熔炼炉与静置炉应及时清炉,熔炼炉转炉完了和静置炉铸造终了都要清炉。用五号熔剂的精炼时间不短于60min,它可用于精炼所有的变形镁合金。
镁是轻的结构材料,优点多,随着汽车对产品轻量化和节能减排等要求的提高,为镁的发展创造了大好机遇,成为世界一些国家开发与研究的热门课题,但是国际上对镁及镁合金产品生命周期的环境影响还缺乏全面系统的分析和评价,这也成为制约其大量使用的一个重要因素。目前,德国、澳大利亚和中国等的冶金科学家和材料界人士正致力于原镁提取工艺过程及其产品的LCA研究,取得了可喜的成果。2003年澳大利亚科学家的研究表明,电解法提取原镁的温室气体排放为20.4~26.4kgCO2当量/kg·Mg,而中国皮江法炼镁(含生产硅铁的电耗)的为37~47kgCO2当量/kg·Mg,后者的约为前者的2倍,这成了国际上对中国皮江法炼镁环境影响的负面评价。然而,北京工业大学材料环境协调性评价中心新的研究结果表明,2009年中国较的皮江炼镁法的温室气体排放强度为25.6kgCO2当量/kg·Mg,几乎与电解法的平均水平相当,而且还有进一步降低的空间。这得益于原镁提取过程中采取了综合的节能减排措施,例如全面改造炉窑,采用清洁能源、蓄热式高温空气燃烧技术及余热利用技术等。
与铝工业的LCA研究工作相比,对镁及其产品的LCA研究还处于初级阶段。铝、镁等轻质材料是减重的佳材料,对于以汽车为代表的交通运输工具轻量化、节能减排具有十分重要的意义。国际铝业协会在一份报告中称,汽车质量每减轻10%,油耗可降低6%~8%,有研究指出,汽车多用1kg铝在服役期间排放的CO2就可以下降约20kg;如果每辆汽车使用70kg镁合金,每年排放的的CO2可减少30%以上。
镁合金零件早期采用金属型重力铸造,经研究发现,由于镁合金的熔点低、密度低,大多数合金的流动性比较好,且比热容低,容易获得较高的冷速,因而在适中的压力下可以获得理想的铸件。根据相关报道,奥迪某款车型的镁合金仪表板横梁,在装有自动浇注机构的锁模力为24.5MN的冷室压铸机上成功实现压铸,因此本文介绍的镁合金仪表板横梁采用冷室压铸是完全可行的。
针对仪表板横梁的结构性能要求,结合AM60B的疲劳性能对内在缺陷非常敏感的特点,仪表板横梁的压铸工艺过程中要求压铸过程充型平稳,实现顺序凝固,避免各种铸造缺陷的发生。这样才能在得到缺陷少、品质高的铸件的同时,提高生产效率,也为实现新材料在仪表板横梁上应用奠定了工艺基础。
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