鎂產(chǎn)品及加工設(shè)備

1、鎂 合 金自1970年中東石油危機(jī)后，各國對(duì)節(jié)約能源、降低油耗普遍關(guān)注。汽車行業(yè)是油耗大戶，降低汽車油耗影響巨大。據(jù)測，汽車重量每降低10，可節(jié)油5，油耗減少，尾氣排放量也減少，從而也減少了對(duì)環(huán)境的污染。汽車是用金屬材料堆砌而成的，要降低汽車重量，首先就要在材料上打主意。鋁合金的比重大約是鋼的13，以鋁代鋼，這個(gè)進(jìn)程已在進(jìn)行中。要進(jìn)一步減輕汽車重量，人們想到了鎂，它的比重是鋁的23，而性能與鋁合金相近，以鎂代鋁、以鎂代鋅，是近年來的一大趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北美消費(fèi)的壓鑄鎂合金，在1982-1992年的10年間，以每年20的速度增長，在1996-2000年的4年間以每年30的速度增長，歐洲則超出60，

2、其中汽車工業(yè)消費(fèi)占80以上，可以說鎂合金壓鑄件在汽車行業(yè)的推廣應(yīng)用，使過去用量不大的鎂合金突成新寵。3c產(chǎn)品(手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)及攝像機(jī))是高新技術(shù)的代表產(chǎn)品，自1990年以來，一直保持著快速增長的勢頭，鎂合金由于其重量輕(對(duì)鋁、鋼而言)、剛度大(對(duì)塑料而言)，特別是它有電磁屏蔽作用，可防止電磁干擾及其對(duì)人體的傷害，成為3c產(chǎn)品殼體的最佳材料。其他如自行車、家電、電子、儀表、航空航天、兵器工業(yè)等部門，也在日漸增加鎂合金件的應(yīng)用。手機(jī)鎂合金外殼筆記本電腦鎂合金外殼汽車用鎂合金零件摩托車用鎂合金零件一、 鎂的工業(yè)發(fā)展歷史鎂是地殼中含量最豐富的元素之一，其豐度居第8位，約占地殼組成的2.5，

3、主要以白云石(碳酸鎂鈣)、菱鎂礦存在，此外，海水中含鎂約0.13，可謂取之不盡，但人類認(rèn)識(shí)鎂卻較晚，1828年法國科學(xué)家aabussy用金屬鉀將鎂從熔融的氧化鎂中置換出來， 1852年rbunsen建立了一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)電解槽用電解法生產(chǎn)鎂，1886年以bunsen的電解槽為基礎(chǔ)，在德國建立了首個(gè)商業(yè)性電解鎂廠。1910年世界鎂產(chǎn)量約10ta，到1930年增長到1200ta以上。二戰(zhàn)期間鎂工業(yè)獲得了飛速發(fā)展，從1935年開始，德、法、蘇、奧、意等國分別建立了鎂廠，美國的鎂產(chǎn)能擴(kuò)大了10倍，1943年世界鎂產(chǎn)量約為235kta。此期間鎂主要用來制造燃燒彈、照明彈、曳光彈、信號(hào)彈以及軍事和飛機(jī)等軍用設(shè)

4、備的零部件。二戰(zhàn)結(jié)束后，1946年世界鎂產(chǎn)量降低到25kta，世界各國開始考慮鎂合金在民用工業(yè)的開發(fā)和應(yīng)用，在以后的20年中，美國dow化學(xué)公司在開發(fā)鎂合金及其生產(chǎn)技術(shù)方面取得了突出的成就，為鎂及其合金在冶金、航空、電子、兵器、汽車、化學(xué)及防腐、印刷、紡織等民用工業(yè)部門的應(yīng)用開辟了道路，使鎂工業(yè)出現(xiàn)了連續(xù)增長的勢頭，實(shí)際上從二戰(zhàn)結(jié)束以來年均增長率在7左右，現(xiàn)在世界上鎂產(chǎn)能已達(dá)到550kta，2000年實(shí)際產(chǎn)量為430kt。我國是世界上著名的產(chǎn)鎂大國，菱鎂礦資源總量達(dá)31.45億噸，位居全球首位，2001年出口量已達(dá)到200kt，占世界鎂市場總需求量的40以上。但是大部分出口的是原材料及初級(jí)產(chǎn)品

5、，價(jià)格低、效益差，我國對(duì)鎂合金及其加工技術(shù)的研究和應(yīng)用尚處于起步階段。鎂合金在汽車工業(yè)上的使用僅僅是開始，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家，因此，我國的鎂工業(yè)與鎂及其合金的加工、應(yīng)用技術(shù)應(yīng)加大開發(fā)研究以趕上世界先進(jìn)水平。二、 鎂及其合金的特性：1幾種常用鎂合金的物理機(jī)械性能及與其它幾種常用結(jié)構(gòu)材料的對(duì)比如表1所示幾種常用結(jié)構(gòu)材料的物理機(jī)械性能對(duì)比 表1 材群項(xiàng)目 鎂鑄件 鎂鍛件 鋁鑄件 鋁鍛件鑄鐵 鋼塑膠abs合金牌號(hào)az91am50az80-t5z31-h24 a380a356-t66061-t6 5182*-h24 ht350鍍鋅板制取方法壓鑄壓鑄擠壓板材壓鑄永久模擠壓板材砂模板材密度(gcm3)1

6、.811.771.801.772.68 2.762.70 2.70 7.15 7.81.07 熔點(diǎn)()59862061063059561565263811751515260 傳熱系數(shù) (wm.c) 51 65 78 77 96159167123 41 460.28 熱膨脹系數(shù) (10-6c) 26 26 26 26 22 21.5 23.6 24.1 10.5 10.776.5 彈性模量 (gpa) 4545 45 4571 72 69701002102.1 抗拉強(qiáng)度 (mpa)24021038029032426231031029339043 屈服強(qiáng)度 (mpa)160125275220159

7、18627523532039 疲勞強(qiáng)度(mpa) 85 85138 90 95128 伸長率() 7 15 7 15 512 8 o 2616.5 屈強(qiáng)重量比(以az91為100)10080172.8140.667.176.211598.532.6 41*美國astm標(biāo)準(zhǔn)：其成份是mg4.5，mn0.35，fe0.35，zn0.25，si0.20，其余al。 由上表可見，與其它結(jié)構(gòu)材料相比，鎂合金具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1) 鎂合金的密度是鋼的23，鋁的67，塑料的170，是金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬，鎂合金的屈服強(qiáng)度與鋁合金大體相當(dāng)，只稍低于碳鋼，是塑料的4-5倍，其彈性模量更遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于塑料，是它的二

8、十多倍，因此在相同的強(qiáng)度和剛度情況下，用鎂合金做結(jié)構(gòu)件可以大大減輕零件重量，這點(diǎn)對(duì)航空工業(yè)，汽車工業(yè)，手提電子器材均有很重要的意義。2) 鎂合金與鋁合金、鋼、鐵相比具有較低的彈性模量，在同樣受力條件下，可消耗更大的變形功，具有降噪、減振功能，可承受較大的沖擊震動(dòng)負(fù)荷。2鎂合金具有較好的鑄造性和加工性能：鎂與鐵的反應(yīng)低，熔煉時(shí)可用鐵坩堝，熔融鎂對(duì)坩堝的侵蝕小，壓鑄時(shí)對(duì)壓鑄模的侵蝕小，與鋁合金壓鑄相比，壓鑄模使用壽命可提高2-3倍，通?？删S持20萬次以上。鑄造鎂合金的鑄造性能良好，鎂合金壓鑄件的最小壁厚可達(dá)0.6mm，而鋁合金為1.2-1.5mm。鎂的結(jié)晶潛熱比鋁小，在模具內(nèi)凝固快，生產(chǎn)率比壓鑄鋁

9、件高出40-50，最高可達(dá)兩倍，鎂合金有相當(dāng)好的切削加工性能，切削時(shí)對(duì)刀具的消耗很低，切削功率很小。鎂合金、鋁合金、鑄鐵、低合金鋼切削同樣零件消耗的功率比值為：1：1.8：3.5：6.3。3鎂合金電磁屏蔽性能和導(dǎo)熱性均較好，適合于作發(fā)出電磁干擾的電子產(chǎn)品的殼、罩，尤其是緊靠人體的手機(jī)。鎂合金與鋁、銅等有色金屬一樣具有非火花性，適合做礦山設(shè)備和粉粒操作設(shè)備。鎂合金表面具有非粘附性，適合于做在冰、雪、沙塵中運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)品。鎂合金有較好的耐磨性，適宜做纏繞滑動(dòng)設(shè)備。4鎂合金有較高的尺寸穩(wěn)定性，穩(wěn)定的收縮率，鑄件和加工件尺寸精度高，除鎂-鋁-鋅合金外，大多數(shù)鎂合金在熱處理過程及長期使用中由于相變而引起的尺

10、寸變化接近于零，適于做樣板，夾具和電子產(chǎn)品外罩。5鎂的化學(xué)活性很強(qiáng)，在空氣中容易氧化，特別是在高溫下，若氧化反應(yīng)放出的熱量不能及時(shí)發(fā)散，則容易引起燃燒，因此在熔化鎂合金時(shí)要采取防止氧化的措施。鎂的氧化膜比容小于基體金屬，故疏松多孔，遠(yuǎn)不如鋁合金表面氧化膜堅(jiān)實(shí)敞密，無明顯保護(hù)作用。鎂的電極電位很低，電化次序在常用金屬中居最后一位，所以鎂的抗蝕性較差。鎂在干燥及氫氟酸、鉻酸、礦物油(如汽油、煤油)和堿性介質(zhì)中比較穩(wěn)定，可用作輸油管道。而在潮濕大氣、淡水、海水及大多數(shù)酸、鹽溶液中容易腐蝕，故在鎂合金的生產(chǎn)、加工、貯存及使用期間，表面應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，如表面氧化處理或涂漆。鎂合金在與其它金屬接觸時(shí)

11、易造成接觸腐蝕，但與鋁鎂合金接觸時(shí)除外。因此鎂合金部件在使用中，應(yīng)只讓它和絕緣材料接觸，或者用鋁鎂合金如5052做它的墊片，就可以防止它的電化腐蝕。鎂的電極電位低也有它的用途，可以用它作犧牲陽極，保護(hù)其它金屬物件免受電化腐蝕。6鎂合金對(duì)缺口的敏感性比較大，易造成應(yīng)力集中。在125以上的高溫條件下，多數(shù)合金的抗蠕變性能較差，這在選用它和設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)考慮。7可回收。與塑料類材料相比，鎂合金具有可回收性。這對(duì)降低制品成本、節(jié)約資源、改善環(huán)境都是有益的。三、鎂合金制品的應(yīng)用：由于鎂合金一系列優(yōu)越的性能，使它在手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、飛機(jī)、汽車、摩托車、自行車及軍工產(chǎn)品、紡織、印刷、冶金化工

12、、防腐等行業(yè)均獲得了應(yīng)用?，F(xiàn)就電子，汽車及自行車三個(gè)行業(yè)分別介紹如下：1電子行業(yè)：鎂合金在電子行業(yè)中的應(yīng)用以3c產(chǎn)品(手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī))為主導(dǎo)，用鎂合金制造的殼罩與傳統(tǒng)塑膠殼罩相比，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表2電子產(chǎn)品用鎂合金殼罩與塑膠殼罩的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表2 強(qiáng)度剛度高 散熱性好 防電磁干擾優(yōu)點(diǎn) 鎂合金強(qiáng)度比塑膠大4-5倍，剛度大20倍，用作外殼，可以做得更薄、更輕 鎂合金的散熱性是塑膠的二、三百倍，比熱也比塑膠大，電子零件不易過熱，手感不燙 鎂合金導(dǎo)電性能佳、有電磁屏蔽作用，可防止電磁干擾及對(duì)人體的傷害，不必另作導(dǎo)電處理 制造周期長 生產(chǎn)成本低 色彩變化少缺點(diǎn) 鎂合金制品制造工序冗長、開模耗時(shí)

13、，成型后還需二次加工與后處理，應(yīng)付生命周期短的電子產(chǎn)品較不易 原料成本貴，制造工序多，產(chǎn)品的良品率又低，使鎂合金制品成本偏高 鎂合金本身為銀灰色，變色只能用涂裝印刷，無法如塑料殼混色出多種色彩與紋路由上表可見，鎂合金與塑膠各有所長，但隨著鎂合金制件加工方式的改進(jìn)，鎂合金具有越來越強(qiáng)的競爭力，表3為1997-2000年間全球筆記本電腦及鎂合金機(jī)殼的使用情況全球筆記本電腦及鎂合金機(jī)殼使用情況表3 年份項(xiàng)目 1997 1998 1999 2000電腦市場規(guī)模(千臺(tái)) 14,189 15,543 19,706 22,809市場增長() 20.17 9.54 26.78 15.75塑膠殼使用量(噸) 1

14、7,651 20,245 21,813 21,237鎂合金殼使用量(噸) 462 1,245 2,488 3,610鎂合金使用比率() 2.55 5.79 10.24 14.53原注資料來源id(199912)mic(20006)由上表可見，筆記本電腦鎂合金外殼的使用比率幾年來直線上升。國內(nèi)目前在鎂合金的應(yīng)用上雖在起步階段，但整個(gè)電子、電氣行業(yè)市場廣闊，發(fā)展速度極快，加之已普遍認(rèn)識(shí)到鎂合金材料的優(yōu)點(diǎn)，并著手開發(fā)研究。預(yù)計(jì)到2005年本行業(yè)用鎂量將達(dá)到14，520噸，如表4所示國內(nèi)家電市場鎂合金使用量統(tǒng)計(jì)及預(yù)測表4 產(chǎn)品1999年(萬件)2005f(萬件)產(chǎn)品用鎂合金比例()單件鎂合金(千克)2

15、005年鎂合金用量預(yù)測(噸)筆記本電腦 86 1,800 70 0.708,820 手機(jī) 1,736 6,000 50 0.02 600 相機(jī)5,037 8,500 30 0.10 2,550攝錄機(jī)及其它 430 8,500 30 0.10 2,5502汽車及摩托車行業(yè)：目前汽車工業(yè)中鎂合金用量較多的地區(qū)和國家主要是北美、歐洲、日本和韓國。這三部分地區(qū)1991年的用量為24kt，到1997年增至67kt，預(yù)計(jì)到2006年將達(dá)到200kt。表5為這三個(gè)地區(qū)19912005年轎車用鎂合金鑄件和壓鑄件需求情況。 北美、歐洲、日韓等地19912005年轎車用鎂合金鑄件和壓鑄件需求情況(kt)表5 年份

16、地區(qū)19911992199319941995199619971998199920002005f 北美1012141823313841474580歐洲8 7 6 910201723293358日、韓1 1 2 2 2 23 4 5622其它5 5 78 7 7 9 9101122共計(jì)24252937425067779195182由上表可見，國外從1991年至2000年，10年間轎車用鎂合金件的數(shù)量增加了4倍，使用鎂合金零部件的數(shù)目已超過60種，各個(gè)廠家各種車型使用數(shù)目各不相同，綜合部分廠家的使用情況如下： (1)車內(nèi)構(gòu)件：儀表盤、坐椅架、坐位升降器、坐椅底架、操縱臺(tái)架、氣囊外罩、轉(zhuǎn)向盤、鎖合裝置

17、罩、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向柱支架、收音機(jī)殼、小工具箱門、車窗馬達(dá)罩、剎車與離合器踏板托架、氣動(dòng)踏板托架(2)車體構(gòu)件：門框、尾板、車頂框、車頂板、ip橫梁(3)傳動(dòng)系統(tǒng)：閥蓋、凸輪蓋、四輪驅(qū)動(dòng)變速箱體、手動(dòng)換檔變速器、離合器外殼與活塞、進(jìn)氣管、機(jī)油盤、交流電機(jī)支架、變速器殼體、齒輪箱殼體、油過濾器接頭、馬達(dá)罩、前蓋、氣缸頭蓋、分配盤支架、油泵殼、油箱、濾油器支架、左側(cè)半曲軸箱、右側(cè)半曲軸箱、空壓機(jī)罩、左抽氣管、右抽氣管(4)底盤：輪轂、引擎托架、前后吊桿、尾盤支架美國福特、通用、克萊斯勒三家公司在每輛汽車上采用的鎂合金鑄件分別達(dá)到30個(gè)，45個(gè)和20個(gè)。瑞典最新推出的沃爾沃cp2000車型，全重700千

18、克，所用鎂合金件達(dá)50千克，包括輪轂、離合器箱、轉(zhuǎn)向齒輪箱、后懸臂、發(fā)動(dòng)機(jī)架、進(jìn)氣歧管、氣缸體等重要部件。本田轎車部分零件在使用鎂合金后相對(duì)其原來材料的重量減輕百分比如表6所示。 本田轎車部分零件在使用鎂合金后相對(duì)其原來材料的重量減輕百分比表6 改用鎂合金的零部件 原先所用材料相對(duì)減輕() 轉(zhuǎn)向柱上支架 鋁合金 65 轉(zhuǎn)向軸 鋼材 45 氣缸蓋 鋁合金 30制動(dòng)踏板托架(整體壓鑄成) 鋼板沖壓后焊接 40 輪盤 鋁合金 15 4輪驅(qū)動(dòng)器變速箱體 鋁合金 25根據(jù)1997年norsk hydr0公司對(duì)于汽車用鎂合金壓鑄件消耗量的統(tǒng)計(jì)與預(yù)測10，1996年為51 kta，2000年增加到100 k

19、ta，2006年則增加到200 kta。福特公司人士預(yù)測2，2020年全世界每輛汽車平均用鎂合金100千克，世界汽車產(chǎn)量為6000萬輛a，則需鎂材6mta，市場無限。我國汽車廠鎂合金件的使用還剛剛開始，目前一汽、東風(fēng)和上海大眾等廠家已在使用，上海桑塔納轎車的變速箱殼體，殼蓋，及離合器外殼等使用鎂合金量約8.5千克，總的來說還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家，這方面的潛力還很大。3自行車零組件：自行車是人力驅(qū)動(dòng)的工具，減輕重量可以方便使用，臺(tái)灣自行車業(yè)界流傳著一個(gè)說法：“產(chǎn)品減輕1克，可多賣1美元?！弊孕熊嚫挠面V合金材料后，與鋁合金相比，可減輕重量33%，并且比鋁合金有更好的減震性，對(duì)騎車者而言感覺更

20、舒適。因此，自行車業(yè)對(duì)鎂合金的替代有較高的期望。鎂合金自行車最早于1992年在西方發(fā)達(dá)國家即開發(fā)成功，我國臺(tái)灣地區(qū)于1996開始開發(fā)，臺(tái)灣自行車工業(yè)研究發(fā)展中心聯(lián)合多家自行車廠商開發(fā)出鎂合金自行車，計(jì)劃年產(chǎn)10萬輛，三年內(nèi)達(dá)到300萬輛，每輛售價(jià)在450美元以上，爭取打入歐美市場。表7為我國臺(tái)灣自行車廠商使用鎂合金零組件情況。臺(tái)灣自行車廠商使用鎂合金零組件情況表7 產(chǎn)品名 生產(chǎn)廠商 說明 自行車研發(fā)中心strauss ciass-c款，采用az61a合金，售價(jià)500美元整車 美利達(dá)mag light 900跑車(全車重77kg,鎂合金車架)每臺(tái)nt85,000元 泰億機(jī)械jupiter,90車

21、款，車架，把手，蹬管，坐管等采用鎂合金車 美利達(dá)mag light，m-100登山車架 龍通關(guān)實(shí)業(yè)mact64折疊式自行車，車重64kg野寶、卜威、巨大、旭生、泰億機(jī)械車架重14kg，采用az80a合金 輪 亞獵士mct跑車，鎂合金輪圈為運(yùn)用“mcf”鎂合金碳纖技術(shù)，該輪圈具有鎂合金輕量化及碳纖延展性的雙重優(yōu)點(diǎn) 圈儀銘東，展輪，遠(yuǎn)東儀銘東為鎂合金焊接輪圈剎車組 利奇采用az61a鎂合金鍛制而成 座管 合力機(jī)械新產(chǎn)品大齒盤 臺(tái)灣榮輪業(yè)已開發(fā)成功并開始銷售 足踏 維格采用鎂合金壓鑄制成 前 stinger為氣壓式前叉(重1.65kg)鎂合金本體+鋁合金肩蓋與后管，表面以cnc處理 達(dá)建鎂合金一體成

22、型的aerosa-ht前叉，具有鎖死功能臺(tái)灣榮輪業(yè)、司普榮輪業(yè)已開始銷售 叉 百爾斯國際2000年推出一體成型的鎂合金前叉(肩座、叉橋用6061-t6鋁合金) 花鼓 久裕公司原注：資料來源：自行車市場，各公司網(wǎng)站金屬中心itts計(jì)劃整理我國大陸近來也在開發(fā)鎂合金自行車，由北京首鋼集團(tuán)特鋼公司與保定遠(yuǎn)東集團(tuán)組建成的北京首特鋼遠(yuǎn)東鎂合金制品公司已開發(fā)出品牌為“遠(yuǎn)東美”鎂合金自行車，車架由鎂合金壓鑄而成，其余部分為鋁合金，整車重約8-10kg,比普通自行車輕了近一半?，F(xiàn)已上市，售價(jià)約800-1100元人民幣，頗受歡迎?？偟膩碚f，我國在這方面的工作還很薄弱，與我們這個(gè)“自行車王國”的地位極不相稱，大有

23、可為。4鎂合金在其它行業(yè)的應(yīng)用：在航空航天方面用作飛機(jī)的起落架，艙門，連桿機(jī)構(gòu)，壁板，加強(qiáng)框，隔框，艙面，副翼蒙皮，戰(zhàn)術(shù)航空導(dǎo)彈艙段等，尤其是密度最小的mg-li合金，兼有強(qiáng)度，韌性和可塑性，倍受航空航天業(yè)的青昧。發(fā)達(dá)國家非常重視兵器裝備的輕量化，采用輕金屬是其主要手段之一。如英國“蝎”式坦克用輕金屬作平衡肘連桿底座、剎車盤、負(fù)重輪、炮塔座圈、油箱、坐椅等多種零部件。美國的m102式105mm榴彈炮的大架、搖架、前座板、左右耳軸托架等采用了輕金屬，火炮重量從原先(m101式炮)的3.7t降到1.4t，射程還提高了30-40，美國研制中的新式單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，功能齊全，很多零件采用了輕金屬，重量僅8

24、.172kg，但軍方仍希望再減重1.8kg。其它如紡織、印刷、體育和家庭用品方面均有應(yīng)用。隨著鎂合金研究的深入，材料性能提高，制造技術(shù)改進(jìn)，鎂合金的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。四、常用的鎂合金：鎂合金分壓鑄鎂合金和變形鎂合金兩大系列1壓鑄鎂合金，分az系，am系，as系，ae系列，其代表合金的成份力學(xué)性能及其基本特性如表8所示。幾種常用壓鑄鎂合金的合金元素含量、力學(xué)性能與基本特點(diǎn)表8 合金系合金 合金元素含量() 力學(xué)性能基本特征牌號(hào) alzn mnsireb(mpa)s(mpa)(%) az系(mg-al-zn)az91d8.5-9.50.45-0.90.172101603鑄造性好，應(yīng)用廣泛 am系(

25、mg-al-mn)am60b5.7-6.30.272251308韌性好，適于抗沖擊載荷as系(mg-al-si)as41a3.7-4.80.22-0.480.6-1.42151406高溫抗蠕變性好ae系(mg-al-re)ae423.6-4.20.12-323014610高溫抗蠕變性良好2變形鎂合金。幾種常用變形鎂合金的合金元素含量，力學(xué)性能及基本特性如表9所示幾種常用變形鎂合金的合金元素含量，力學(xué)性能及基本特性表9 合金系合金 合金元素含量()狀態(tài) 力學(xué)性能基本特征牌號(hào)alznmnzr其它b(mpa)s(mpa)()az系az31b310.2h2426017015中強(qiáng)，可焊成型性好(mg-a

26、l-zn)az80a8.50.50.12t634025011高強(qiáng) zm系(mg-al-mn)zm2120.5f2001259中強(qiáng)，成型性好阻尼性好zk系z(mì)k3130.6t52952107高強(qiáng)(mg-zn-zr)zk60a5.50.45t530521516高強(qiáng) hk系(mg-tn-zr)hk310.7th3.2t52251753抗蠕變性好 la系(mg-li-a1)lal41a1.20.2li14t71159510超輕由上述2表可見，變形鎂合金在強(qiáng)度和延伸率方面均優(yōu)于壓鑄鎂合金，前者比后者的性能要高出30-50，用變形鎂合金制造零件可以更薄更輕。因此開發(fā)它的成型技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的實(shí)際意義。

27、五、鎂合金制件的成型方法。鎂合金制件的成型方法分為鑄造和變形兩類。1鎂合金制件的鑄造成形鎂合金制件鑄造成形可采用重力澆注、低壓鑄造和壓鑄。近年來又出現(xiàn)觸變注射成型新技術(shù)。其中以壓鑄的工藝及設(shè)備最為成熟，目前國內(nèi)外的鎂合金制件絕大多數(shù)用壓鑄法生產(chǎn)。1) 鎂合金制件的壓鑄成型：由于鎂合金溶液易氧化以致燃燒，鑄造時(shí)熱裂傾向比鋁合金大，因此鎂合金在熔化、澆注及壓鑄液的溫度控制等方面都比鋁合金壓鑄要復(fù)雜。壓鑄機(jī)分熱室壓鑄機(jī)與冷室壓鑄機(jī)，熱室壓鑄機(jī)的生產(chǎn)效率高，約為同容量冷室壓鑄機(jī)的2倍，但其鎖型力一般在7840kn以下，通常用于質(zhì)量不大(一般在2kg以下)的薄壁鑄件，例如美國whitemetalcast

28、ing公司生產(chǎn)的外形尺寸為610x610nm的鎂合金計(jì)算機(jī)外殼，英國kirtprecision公司生產(chǎn)的2.5kg重的自行車架都是用熱室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的。冷室壓鑄機(jī)應(yīng)用更廣，美國prince公司于1990年生產(chǎn)出一臺(tái)鎖型力達(dá)13.72mn的世界最先進(jìn)的大型鎂合金冷室壓鑄機(jī)，該件集熔化、壓鑄于一體，并采用了取件機(jī)器人。冷室壓鑄機(jī)適于生產(chǎn)壁厚較厚質(zhì)量較重的制件，例如奧迪汽車公司的尺寸為1440x3.5mm，重量為4.2kg的汽車儀表板，是在裝有自動(dòng)澆鑄機(jī)構(gòu)，鎖型力為24.50mn的冷室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)的。美國通用汽車公司的尺寸為1470x300x2mm的直角承梁，重1.8kg用m60b鎂合金在鎖型力為21

29、.56mn的冷室壓鑄機(jī)上壓鑄而成。此外，如汽車座椅、框架、汽車輪轂等產(chǎn)品均是用冷室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的。據(jù)報(bào)道，在1992年，美、日用于生產(chǎn)鎂合金鑄件的冷、熱室壓鑄機(jī)就超過了160臺(tái)。我國臺(tái)灣省近年來鎂合金壓鑄事業(yè)發(fā)展也很快，到2001年廠商數(shù)已有40余家，擁有冷、熱室壓鑄機(jī)超過220臺(tái)，年產(chǎn)8600噸鎂合金制品。據(jù)報(bào)道，目前我國大陸的鎂合金壓鑄件生產(chǎn)企業(yè)只有8家，在建的8家7，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國內(nèi)、外的發(fā)展需求。2) 鎂合金壓鑄技術(shù)的發(fā)展趨勢鎂合金壓鑄與其它金屬的壓鑄一樣，在壓鑄過程中鎂合金液以高速的紊流成彌散狀態(tài)充填壓鑄型腔，使腔內(nèi)氣體無法排除，形成高壓微孔或溶在合金內(nèi)。這些氣孔在高溫下會(huì)折出或膨脹導(dǎo)致

30、鑄件變形或者面鼓包。因此用傳統(tǒng)的壓鑄方法生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件與其它合金壓鑄件一樣，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，也不能在較高的溫度下使用。為了消除此缺陷，提高壓鑄件的質(zhì)量，擴(kuò)大壓鑄件技術(shù)的使用范圍，近年來研究開發(fā)了一些新的壓鑄技術(shù)，如真空壓鑄，半固態(tài)觸變壓鑄技術(shù)等。真空壓鑄是在壓鑄過程中抽出型腔內(nèi)的氣體，以減少或消除在壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。真空壓鑄鎂合金件的最小壁厚為15-20mm，真空度小于或等于80kpa，沖頭速度最大達(dá)10ms，鑄件強(qiáng)度可提高10以上，韌性提高20-50，目前已成功地用真空壓鑄法生產(chǎn)出鎂合金汽車輪轂和方向盤等一批主要汽車零件。半固態(tài)觸變壓鑄技術(shù)(t

31、hixomolding)：觸變注射成型的工藝過程接近于注塑成型，其裝備原理如圖1所示。首先將鎂合金錠加工切制成細(xì)顆粒狀，將此鎂合金顆粒裝入料斗中，強(qiáng)制輸送到粒筒中，粒筒中旋轉(zhuǎn)的螺桿驅(qū)使鎂合金顆粒向模具方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其到達(dá)粒筒的加熱部位時(shí)，合金顆粒呈部分熔融狀態(tài)，在螺旋體的剪切作用下，具有枝晶組織的合金料形成了具有觸變結(jié)構(gòu)的半固態(tài)合金，當(dāng)其累積到一定體積時(shí)，被高速(5.5ms)注射到抽成真空的預(yù)熱型腔中成形。半固態(tài)合金在外力作用下可以象熱塑性塑料一樣流動(dòng)成形，但觸變注射成形的溫度，壓力以及螺桿旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于注塑設(shè)備的。成形的加熱系統(tǒng)采用了電阻和感應(yīng)加熱的復(fù)合工藝，將合金加熱至5822，固相體積分

32、數(shù)達(dá)60，同時(shí)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)。與傳統(tǒng)的壓鑄相比，觸變注射成形無需液態(tài)金屬熔融和澆注等過程，生產(chǎn)過程較為清潔，安全和節(jié)能。沒有熔液產(chǎn)生，單位成形件的原材料消耗大為減少，無爆炸危險(xiǎn)，無需sf6氣體保護(hù)，消除sf6對(duì)臭氧層的破壞，成形過程中卷入的氣體大幅度減少，零件孔隙度小于0.069，因此成形件可以熱處理，成形件致密度高，機(jī)械性能好，耐蝕能力強(qiáng)。與傳統(tǒng)壓鑄相比，工作溫度約降低100，有利于提高壓鑄模壽命，并使其生產(chǎn)過程具有良好的一致性，減少了鎂鑄件在型內(nèi)的收縮率，減少了鑄件的脫型阻力，提高了鑄件的尺寸精度，零件表面質(zhì)量好，可鑄造壁厚達(dá)0.7-0.8mm的輕薄件。目前已用此法生產(chǎn)出汽車的傳動(dòng)器殼體

33、、蓋、點(diǎn)火器殼體等，所用的鎂合金是az91d。高度自動(dòng)化的鎂合金半固態(tài)射鑄成形機(jī)及其生產(chǎn)線在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快，我國臺(tái)灣省的鎂合金壓鑄業(yè)也在開始大量使用半固態(tài)射鑄成形機(jī)，僅華孚公司一家在2002年就計(jì)劃采購5-8臺(tái)全新的半固態(tài)射鑄機(jī)，今后它將成為生產(chǎn)鎂合金鑄件的主流3c產(chǎn)業(yè)中已開始大量使用鎂鋁合金作外殼如notebook外殼等，使得國內(nèi)3c產(chǎn)品鋁鎂合金機(jī)殼壓鑄市場蓬勃興起，由于產(chǎn)量極大，且為本土重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，商機(jī)可期，連帶的使鎂合金成型設(shè)備是廠商機(jī)可期，我國目前約有35家以上廠商從事鎂合金成型業(yè)，估計(jì)壓鑄機(jī)及半熔融射出機(jī)（thixomolding）的裝機(jī)臺(tái)數(shù)合計(jì)已約在200臺(tái)的規(guī)模，鎂合金的成型

34、法大多是以壓鑄成型為主而言，部分則以半熔融射出法成型，主要的設(shè)備為壓鑄機(jī)，目前設(shè)備主要的供貨商有frech、idra、bulher、toshiba、jsw等，以及國內(nèi)的興行實(shí)業(yè)及正峰。至于鎂合金射出成型的制程技術(shù)上，由于觸變成型（thixomolding）的成型周期是壓鑄的兩倍，設(shè)備價(jià)格又是壓鑄機(jī)的23倍，因此較不受壓鑄廠的青睞。近年來美國mit及我國工研院已針對(duì)觸變成型的缺點(diǎn)開發(fā)出流變成型機(jī)(rheomolding)，其除了孔洞率明顯明顯較傳統(tǒng)壓鑄件低以外，成型周期也較觸變成型短，是一個(gè)速度快、成本低、質(zhì)量好的成型技術(shù)，極具競爭力與發(fā)展?jié)摿ΑＶ劣趬鸿T后處理設(shè)備，目前有包括東臺(tái)精機(jī)、友嘉與福裕

35、等廠商亦陸續(xù)推出配合壓鑄機(jī)后段制程專用之高速切削加工機(jī)。鎂合金注塑成型機(jī)制備的難點(diǎn)：1.耐高溫、耐摩擦料筒和螺桿。料筒和螺桿材料的選擇極其關(guān)鍵。2.高速注射及其控制。注射速度要在3m/s以上。只要克服這兩點(diǎn)，鎂合金注塑成型機(jī)的開發(fā)就可以實(shí)現(xiàn)。 株式會(huì)社日本制鋼所（jsw）的鎂合金射出成型機(jī)器的新機(jī)種jlm100mg，使用獨(dú)自開發(fā)的高生產(chǎn)性鎂合金成型系統(tǒng)，可以大幅提高鎂合金材料的利用率、縮短成型周期，降低鎂合金產(chǎn)品成本，并且已正式投入市場。日本制鋼所的鎂合金射出成型技術(shù)，采用美國dow chemical公司的thixomolding技術(shù)（不使用傳統(tǒng)壓鑄制程所使用的sf6氣體，歐美等國已經(jīng)從200

36、5年開始禁止使用），加上日本制鋼所在塑料射出成型領(lǐng)域里積累多年的經(jīng)驗(yàn)，于10年前成功開發(fā)了鎂合金成型機(jī)器，在全世界已經(jīng)累積近300臺(tái)的銷售成績。日本制鋼所的高生產(chǎn)性成型系統(tǒng)jlm100mg主要包括了長噴嘴系統(tǒng)和非霧化潤滑系統(tǒng)，可以將鎂合金材料使用效率的制程提高3050，成型周期可以縮短至10秒以內(nèi)，并且可以保持高達(dá)95的成型良率和高尺寸精度。日本制鋼所株式會(huì)社（jsw）的鎂合金射出成型機(jī)器的新機(jī)種jlm100mg，可以滿足手機(jī)廠商對(duì)光學(xué)讀取頭等零件既輕又強(qiáng)的需求。最近，各大手機(jī)廠商加快了使用鎂合金部件的步伐，據(jù)業(yè)界估計(jì)，僅去年motorola最暢銷機(jī)種v3的鎂合金部件的總使用量就在數(shù)千萬片以上

37、。另外據(jù)悉其它的手機(jī)廠商也在積極準(zhǔn)備大量使用鎂合金。jsw的jlm650mg2e鎂合金射出成形機(jī)市 場 價(jià)： 6000000.00 元/臺(tái)重量37（t）外形尺寸9500*2600*3300（mm）型號(hào)jlm650mg2e種類14英寸筆記本電腦的成形周期僅為30秒!jsw的jlm650mg2e鎂合金射出成形機(jī)能夠生產(chǎn)的產(chǎn)品:(1)大尺寸鎂合金筆記本電腦外殼(2)數(shù)碼相機(jī)外殼和內(nèi)構(gòu)件(2)電動(dòng)工具(3)汽車部件等等高附加價(jià)值的鎂合金產(chǎn)品。jsw的鎂合金射出成型主要特征(1)不使用sf6、so2等保護(hù)氣體(傳統(tǒng)鎂合金壓鑄使用)，保護(hù)環(huán)境并關(guān)愛操作安全。(2)不產(chǎn)生傳統(tǒng)鎂合金壓鑄中出現(xiàn)的氧化物廢渣，消

38、除公害。(3)不使用傳統(tǒng)鎂合金壓鑄的溶解爐，像塑料一樣通過螺桿行程，按射出重量的需要進(jìn)行精確計(jì)量和射出，節(jié)省能源并降低消耗。(4)在成型中不發(fā)生類似傳統(tǒng)鎂合金壓鑄的卷氣現(xiàn)象，成型產(chǎn)品氣孔少，內(nèi)部質(zhì)量高。(5)高速射出，確保鎂合金成型順利充填。max:5m/s(6)高壓射出，確保成型產(chǎn)品的轉(zhuǎn)寫性。max:95mpa(7)低溫射出，確保成型產(chǎn)品的精度。560 630jlm650mg2e鎂合金射出成形機(jī)的主要特征1高生產(chǎn)性1-1實(shí)現(xiàn)高速射出和高響應(yīng)性能1-2采用機(jī)械式剎車實(shí)現(xiàn)精密控制1-3采用長噴嘴技術(shù)2簡約化設(shè)計(jì)2-1螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)2-2螺桿、料筒、射出活塞的輕量化2-3維修保養(yǎng)性的提高3高

39、成型性能3-1無飛邊成型3-2安定化成型4提高產(chǎn)品質(zhì)量4-1高良率4-2低氣孔率4-3 高抗腐蝕性5. 關(guān)愛環(huán)境5-1不使用sf6保護(hù)氣體，符合世界環(huán)保潮流5-2不產(chǎn)生淤泥廢渣，節(jié)能降耗2鎂合金件變形成型：目前壓鑄鎂合金產(chǎn)品用量大于變形產(chǎn)品，但經(jīng)過鍛造、擠壓或軋制等工藝生產(chǎn)出的變形鎂合金產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金產(chǎn)品無法取代的優(yōu)良性能，國際鎂協(xié)會(huì)(ima)在他制定的開發(fā)與應(yīng)用鎂合金三個(gè)階段中，長期的目標(biāo)就是要開發(fā)變形鎂合金，其新合金、新工藝。鎂合金可以用軋制、擠壓、沖壓、熱鍛及超塑性成形等方式進(jìn)行加工。1)軋制：鎂合金在室溫下塑性很低，軋制加工比較困難，因此最好用熱軋與溫

40、軋。適于軋制的鎂合金牌號(hào)有mg-mn系的mbl，mb8，mg-a1-zn系的az31b和mg-li系lal41，可以生產(chǎn)厚板，中板和薄板。鎂合金薄板用于制造汽車車體組件之外板(如車門，罩蓋，護(hù)板，頂板等)，可大大減輕重量。但目前鎂合金板材在耐腐蝕性能方面尚存在一些問題，還有待開發(fā)研究，這方面的工作是很有意義的。2)擠壓：目前，鎂合金管、棒、帶、型材主要采用擠壓方法加工成型，因?yàn)閿D壓工業(yè)最適用于低塑性材料的成形加工。大部分變形鎂合金如az31b，zm21,zk60a,hk31等均可用擠壓法生產(chǎn)。擠壓法生產(chǎn)的零件，其力學(xué)性能較壓鑄法生產(chǎn)的要高很多，而且表面光潔，無需再經(jīng)打磨，可用于汽車承載件如坐架、底盤框、輪