镁合金是迄今为止开发的轻的金属结构材料,具有低密度、高比强度、高比刚度及可回收性等优点,在交通、医用及电子等工业领域中具有广阔的应用前景,尤其在汽车上的应用具有很大潜力。近年来,高温镁合金在许多领域呈现出的应用潜力,提高镁合金的高温性能已成为镁合金应用的关键问题。
锑元素的添加对镁合金力学性能有着显著的成效,因此近年来备受科研工作者的关注。Mg–Al合金仍然是目前值得深入研究的代表性轻合金,具有很好的应用前景,元素Sb作为工业上常用的变质剂,因加入镁合金中可以形成Mg3Sb2相而广受关注。Sb元素的加入使Mg3Sb2颗粒相形核,从而使Mg2Si金属间相的形态由汉字状变为多边形,改善了其拉伸性能。
因此,与基体合金相比,向镁合金中添加锑元素可以改善合金的微观结构,从而提高合金抗拉性能和韧性。而元素Sn和Si在元素周期表中属于同族元素,元素Mg和Sn可以形成Mg2Sn相。Sb元素的加入可使细小的Mg3Sb2颗粒分布在晶界细化Mg17Al12析出物中,形成良好的微观组织结构而改善其抗拉性能。有研究人员报道,由于Mg3Sb2相可以作为熔体的异相成核中心,Sb元素的添加可显著细化α–Mg基体相的晶粒尺寸。
有研究结果表明,Sb元素的加入可以降低镁合金的织构,细化Mg–9Al–5Sn镁合金的晶粒,具有较好的室温力学性能,该合金体系中有Mg2Sn和Mg3Sb2等稳定的高温合金相,因此推测该合金体系将呈现良好的高温性能,每种晶格类型的金属都有特定的滑移系,滑移系数量不同,晶体结构不同,滑移系也不相同;晶体的滑移系越多,滑移越容易进行,塑性也就越好。
镁合金属于对称性低的密排六方晶格结构,室温滑移系少,室温塑性变形能力较差,这成为限制镁合金应用的因素之一,镁合金在高温变形时,随着温度的升高可以开启一些其他滑移系(如非基面滑移系、
高纯净高强韧大规格镁合金挤压棒材成功批量生产,本次开发的大规格镁合金挤压棒材包括Mg-Y-Nd系(WE54、WE43)、Mg-Gd-Y系(VW94)高强耐热镁稀土合金、Mg-Zn-Zr(MB15)高强变形镁合金,采用真空高纯净工艺生产出的直径Ф500mm镁合金铸锭,挤压后棒材直径100~300mm,长度7m以上,单批成品30多吨;均是航空航天急需减重用的轻合金新材料,经对热处理温度、挤压温度、挤压速度等关键工艺优化,并对挤压模具逐步优化设计而实现的,为国家航空航天、的新部件、新型号开发等助力前行。
镁合金经挤压、锻造、轧制等工艺后组织能够得到显著细化,铸造组织缺陷可以消除,获得比相同成分的铸造镁合金更高的力学性能。通过塑性加工可以生产出尺寸、规格多样的棒、管、型材、线材、板材及锻件产品,可以满足不同工况对镁合金结构件使用性能的要求,扩大镁合金的应用范围。变形镁合金已广泛应用于汽车、航空、航天、、电子等领域,但常用的变形镁合金产品依然是Mg-Al系合金,如AZ31、AZ80等具有中等强度的低端镁合金产品,而具有高强、耐热或超轻特性的镁合金产品,如Mg-Zn-Zr、Mg-RE、Mg-Gd、Mg-Y及Mg-Li合金等,由于产业化熔铸技术的限制和规模化塑性加工工艺的探索不足,大规格变形材的发展依然缓慢。
目前全球镁合金的需求年均增长达10%左右,主要应用于汽车、3C、航空航天领域,其中应用于汽车产业达70%、3C行业20%、军事和航空航天10%。
在交通运输领域,重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车将是汽车制造商的发展目标。镁合金应用于汽车轮毂、减速箱、减震系统等结构和运动部件,不仅能降低汽车的重量和能耗、提高整车加速、制动性能,还能降低行驶振动和噪声、提高驾乘舒适度。轻研合金公司开发的大规格高强、耐热镁合金经锻造、挤压或轧制后,力学性能、组织一致性好,优于市面同类镁合金30-50MPa,可更好的取代相当性能的铝合金在轮毂、门框支架和车顶棚等构件上进行应用。
在3C领域,在笔记本电脑、手机和数码相机为代表的产品朝着轻薄方向发展的推动下,镁合金的应用得到了持续增长。轻研合金公司开发的高纯净镁合金组织均匀,品质高,易于变形与成型,塑性好,可通过冲压获得3C产品壳体,工艺简单、成品率高。镁合金外壳材料具有轻量化、导热性好、刚性高、减震性好、散热、可回收等特点,其耐撞强度及吸振性远较塑料佳,尤其相同抗力下厚度仅塑料的1/3,特别是应用于3C产品外壳上其外观及触摸质感,已成为设计和消费的流行趋势。
在航空航天及领域,镁合金主要应用在机身及其发动机、起落轮、火箭、导弹及其发射架、卫星探测器等。
公司开发的MB15高强变形镁合金、WE54、WE43、VW94等高强耐热镁稀土合金由于采用新工艺开发出高纯净铸锭,避免目前国内外采用熔剂保护生产工艺经常出现的组织氧化夹渣、熔剂夹渣所引起的质量问题,能够为中国航空航天提供的产品,更加有效地为中国制造减重。轻研合金秉持"科技未来、创新改变世界"的理念,不断用新工艺、新技术开发新产品为客户创造价值,成为轻合金的行业者和者。
电磁辐射是无色、无味、无形、无所不在的具有较大的危害性,且不易防护的污染源。它不仅影响通讯、干扰电子仪器、设备的正常运行,污染空间环境,甚至直接威胁到人类健康,成为人类生存的隐形“”。下面一起来看下镁合金电磁辐射屏蔽特性。
从定量描述电磁屏蔽材料的屏蔽效果,通常采用屏蔽效能(SE),表示屏蔽材料和屏蔽体结构对屏蔽波的衰退程度。
屏蔽效能定义如下:不存在屏蔽体时某处的电磁场强度 (E0 H0)与存在屏蔽体时同一处的电磁场强度 (ES HS)之比,单位为 (dB):
SE=20 lg0/Es 或SE=20 lg H0/Hs
镁合金电磁辐射屏蔽特性
一般来说,SE 越大,则屏蔽效果越好。从应用方面的评价看,用作常规电子器材的电磁屏蔽材料,在30~100MHZ频率范围内,其屏蔽效果SE值能达到35dB,即具有有效屏蔽效果。当屏蔽效果达到60dB(电磁波能量衰减99.9%)以上时,该屏蔽材料可以用在航空、航天、装备方面应用。
镁合金材料的电磁屏蔽效能从低频到高频区域的屏蔽效能在68~72Db之间,在整个宽频间屏蔽效能、平稳,波动差值很小。屏蔽效能良好,达到电磁波屏蔽效能(SE)的分等标准 4级(优良),能在航空、航天、设备等上使用,超过了GB/T18387-2001《电动汽车的磁场强度测量方法及限值》中规定限值47.4dB的要求,完满足电动汽车的电磁辐射屏蔽的要求。
镁合金棒材可广泛应用于航空航天、高铁、3C数码、汽车零部件、LED、电动工具、自行车等领域,下面一起来看下镁合金棒材棒材的熔化工艺。
镁合金棒材的熔化工艺
1. 可将镁锭预热到150℃以上的预热熔炉
2. 加锭到熔化炉中的设备
3. 一个熔化系统
4. 熔炉的坩埚为中碳钢,外包一层耐热钢;
5. 料液的传输采用电加热的不含镍耐热钢管完成
6. 将料液加入压铸机内可通过下列各设备进行,如手动给汤、虹吸管、气泵、活塞泵、电磁泵等;
7. 熔炉上配有盖子。上面有必需的温度测量、液面控制、输料管、给汤泵、保护气体系统,以及用来检查及清洁熔炉的开口。
镁合金棒材的预热温度为150℃~350℃。水的沸点为100℃,所以低为150℃,随着温度的升高,镁合金棒材的化学性质越来越活跃,很容易发生化学变化(氧化)。当镁合金棒材加热到350℃时,应加保护气体保护。
镁合金棒材熔炉:镁合金棒材可在用电热丝、油或气加热的熔炉中熔化。因气价低廉,美国普遍使用气热炉。然而,因为气热炉上垢块会导致坩埚磨损及水气形成的弊端,现正大量使用电热炉。在欧洲,电热炉占主导地位。电热炉操作简单,能控制温度。在熔炉内部和发热元件附近都安装了热电偶来防止过度加热。
1) 镁合金常用的有AZ31B AZ91D AZ61 等牌号,生产工艺可分为铸造(熔炼之后直接通过结晶器结成板坯,然后用铣床把氧化层去除,这种工艺生产出来的强度相对较低,在有强度要求的产品上建议不使用,其抗拉强度150Mpa左右)
2) 镁合金挤压生产工艺:这种方法生产出来的镁合金板一般有AZ31B AZ61 M2M AZ80等一些牌号,91相对难生产一些,这种工艺生产出来的AZ31B镁合金板材强度大部分在200mpa~235Mpa左右,能满足相当一部分产品的需求,但由于生产工艺的限制,在表面处理的时候可能会有些小缺陷,如果表面要求很严格建议使用轧制镁合金板材。
3) 镁合金轧制生产工艺:这种方法生产出来的镁合金板材品质高,AZ31B镁合金板轧制出来的强度可达260~270Mpa左右,轧制工艺是把厚度达300mm的板坯轧成所需厚度,其生产过程工艺都很复杂,生产成本相对高很多,但品质很好,表面处理等要求高的产品都可以使用。
AQ80是在AZ80合金基础上添加了金属Ag,特点是比强度高、耐热性能好。一般为铸造件直接进行机械加工或者采用锻造件进行加工或者挤压成形。
分类:AZ80属镁铝锌系合金中高含铝量合金,高含铝量具有较高的强度,但其塑性成形能力较差,
化学成分:
执行GB/T5153-2016《变形镁及镁合号和化学成分》国家标准,具体如下:
产品类型:
铸造圆棒、铸造扁锭、挤压棒材以及锻造产品等,常用规格如下:铸造圆棒:φ160/250/300/320/420/480mm,铸造扁锭:300*800mm(横截面尺寸),挤压棒材/锻造产品根据实际需要进行加工。
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