镁合金成形技术现状及展望
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金属镁及镁合金市场前景分析摘要本文对金属镁及镁合金市场前景进行了分析。
首先介绍了金属镁及镁合金的基本概念和特点,然后分析了全球金属镁及镁合金市场的现状和发展趋势。
接着,对金属镁及镁合金在各个领域的应用进行了介绍,并提出了金属镁及镁合金市场发展的关键因素和机遇。
最后,对金属镁及镁合金市场的前景进行了预测,并给出了相关建议。
1. 引言金属镁是一种重要的轻金属材料,具有密度低、强度高、刚性好等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
镁合金是由金属镁与其他金属元素合金化而成,具有更好的综合性能。
本文将对金属镁及镁合金市场的前景进行分析。
2. 全球金属镁及镁合金市场现状和发展趋势2.1 全球金属镁及镁合金市场概况全球金属镁及镁合金市场规模庞大,且呈现逐年增长的趋势。
主要生产国家有中国、美国、俄罗斯等,其中中国是全球最大的金属镁及镁合金生产国。
2.2 全球金属镁及镁合金市场发展趋势随着工业化水平的提高以及新兴技术的发展,金属镁及镁合金在各个领域的应用也在不断扩大。
例如,航空航天领域对轻质材料的需求增加,汽车制造领域对节能环保材料的需求增加等。
3. 金属镁及镁合金的应用领域金属镁及镁合金具有较低的密度和较高的强度,被广泛应用于各个领域。
* 航空航天领域:金属镁及镁合金的轻量化特性使其成为航空航天领域的重要材料,如飞机结构、发动机零部件等。
* 汽车制造领域:金属镁及镁合金在汽车制造领域有着广泛的应用,如车身结构、底盘、发动机部件等。
* 电子设备领域:金属镁及镁合金在电子设备领域具有良好的导电性和散热性能,如手机壳、电脑外壳等。
4. 金属镁及镁合金市场发展的关键因素和机遇金属镁及镁合金市场发展的关键因素包括原材料供应、生产技术水平、产品质量和应用需求等。
而随着环保意识的增强和高新技术的广泛应用,金属镁及镁合金市场将面临更多的机遇。
5. 金属镁及镁合金市场前景预测面对未来,金属镁及镁合金市场有着广阔的发展前景。
镁合金研究现状及发展趋势摘要:镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料之一,近年来已成为学术界的一个研究热点。
本文主要综述了镁合金的研究进展和应用,介绍了耐热、耐蚀、阻燃和高强高韧等高性能镁合金材料的最新发展。
还介绍了镁合金成型技术的研究成果,最后展望了高性能镁合金的发展前景。
关键词:镁合金;高强高韧;成型技术;应用1.引言镁(Mg)是地球上储量最为丰富的元素之一,在陆地、湖泊和海洋中都广为分布,例如,其在地壳表层金属矿资源中的含量达2.3%,仅次于占8.1%的铝和5%的铁,居第三位;海水中的镁含量达到2.1×1015吨,可以认为是取之不尽、用之不竭的元素[1]。
此外,我国的白云石矿储量、菱镁矿以及原镁的产量位列世界镁资源储量首位[2]。
同时,随着当前钢铁行业中铁矿石等资源的日趋紧张,开发和利用镁作为替代材料是必然的趋势。
被誉为“二十一世纪绿色金属结构工程材料”的镁合金是目前所知金属结构材料中最轻的,与其他同类材料相比,它具有密度小,比强度、比刚度较高,可以回收再利用且机加工性能优异,阻尼减震性好,电磁屏蔽效果佳等一系列优点,因此在交通运输(如汽车、摩托车、自行车等工业)、航空航天、武器装备、计算机通讯和消费电子产品等领域具有广阔的应用前景[3],但其使用量与铝合金和塑料相比还相当少[4]。
目前,从全球镁合金研发状况看,发展方向如图1所示[5],我国在镁合金材料的应用研究与产业化方面也己取得重大进展,形成了从高品质镁材料生产到镁合金产品制造的完整产业链,为我国实现由镁资源大国向镁应用强国的跨越奠定了坚实的基础。
图1 镁合金的研发方向[5]Fig. 1 Directions of Mg alloy development2.镁合金的特点及分类通过在纯镁中添加其他化学元素,可显著改善镁的物理、化学和力学性能。
但镁合金同时存在着显著的缺点,下面对镁合金的优缺点进行简要的阐述。
2.1镁合金的优点[6 ~ 8]1)密度小、质量轻。
镁合金是一种具有广泛应用前景的材料,具有较低的密度和较高的比强度,以及较好的机械性能和耐腐蚀性能。
其中,镁合金板材作为一种重要的应用形式,其轧制成形技术一直备受关注。
本文将从深度和广度的角度,全面评估镁合金板材轧制成形的现状及发展,并探讨其在相关领域中的应用前景。
1. 镁合金板材轧制成形技术的现状1.1 镁合金板材的特性镁合金具有较低的密度和较高的比强度,是一种重要的轻质合金材料。
其优异的机械性能和耐腐蚀性能,使其在航空航天、汽车制造和电子领域具有广泛的应用前景。
1.2 镁合金板材轧制成形的技术现状镁合金板材的轧制成形技术在近年来取得了长足发展,通过热轧、冷轧、热连轧等不同工艺,可以实现对镁合金板材的精密成形。
2. 镁合金板材轧制成形技术的发展趋势2.1 先进轧制成形工艺随着材料加工技术的不断进步,镁合金板材轧制成形技术也在不断优化。
采用先进的轧制工艺,可以实现对镁合金板材的高精度成形,提高产品的质量和性能。
2.2 镁合金板材在新能源汽车领域的应用随着新能源汽车领域的快速发展,镁合金板材作为一种轻质、高强度的材料,将得到更广泛的应用。
其轧制成形技术的进步,对新能源汽车的轻量化设计具有重要意义。
3. 个人观点与展望镁合金板材轧制成形技术的发展,为相关行业提供了高性能的轻质材料解决方案,推动了新能源汽车和航空航天领域的技术升级。
未来,随着轧制成形技术的不断完善和镁合金材料性能的进一步提升,相信镁合金板材在更多领域将展现出巨大的应用潜力。
通过本文的全面评估和深度探讨,相信您对镁合金板材轧制成形的现状及发展有了更深入的理解。
本文也对镁合金板材的应用前景进行了展望,希望能为您带来有价值的信息。
随着社会经济的快速发展和科技水平的不断提高,轻量化材料在各个领域的应用日益广泛。
作为一种重要的轻质合金材料,镁合金因其较低的密度和较高的比强度,以及良好的机械性能和耐腐蚀性能,受到了广泛关注。
其中,镁合金板材作为一种重要的应用形式,其轧制成形技术一直备受关注。
2024年镁制品市场发展现状引言镁是一种重要的金属元素,具有轻量化、高强度以及良好的耐腐蚀性能,因此在众多领域中有着广泛的应用。
镁制品市场作为一个重要的细分市场,近年来展现出快速的发展势头。
本文将对镁制品市场的现状进行分析,并探讨其未来的发展趋势。
1. 镁制品市场概述镁制品市场指的是以镁及其合金为主要原材料,经过一系列加工和制造工艺生产出来的产品。
根据不同的用途和性质,镁制品市场可以进一步划分为镁合金制品、镁粉末及混合物、镁合金铸件等。
镁制品市场的发展主要受到航空航天、汽车、电子、机床等领域需求的影响。
2. 镁制品市场现状2.1 镁合金制品镁合金制品是镁制品市场的重要组成部分。
由于镁合金具有良好的机械性能和热物理性能,可以用于航空航天领域的飞机结构件、汽车行业的车身结构件等。
当前,全球镁合金制品市场正呈现出快速增长的趋势。
而中国是全球最大的镁制品生产和消费国家,对镁合金制品的需求量巨大。
2.2 镁粉末及混合物镁粉末及混合物是镁制品市场的另一重要组成部分,主要应用于电子和电信行业。
近年来,随着移动通信和电子产品的普及,对镁粉末及混合物的需求不断增加。
另外,镁粉末及混合物还被应用于化工、冶金和医药等领域。
2.3 镁合金铸件镁合金铸件具有优异的机械性能和韧性,广泛用于航空航天、汽车、电子等领域。
近年来,随着汽车工业的快速发展,对镁合金铸件的需求量也在逐渐增加。
3. 镁制品市场发展趋势3.1 轻量化需求推动市场增长随着全球经济的不断发展,人们对产品轻量化的要求越来越高。
而作为轻量化材料的镁合金制品在航空航天、汽车等领域有着广泛应用的前景。
因此,镁制品市场未来有望继续保持快速增长。
3.2 新技术的应用促进市场创新随着科技的进步,新技术的应用也为镁制品市场带来了新机遇。
比如,3D打印技术可以在镁合金制品的生产过程中实现快速成型,提高生产效率。
另外,先进的涂层技术和防腐蚀技术也可以提高镁制品的表面质量和使用寿命。
镁合金发展现状
镁合金是一种轻质高强度的金属材料,具有优异的机械性能和良好的导热性能,因此被广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域。
然而,尽管镁合金具有巨大的潜力,但其发展现状仍面临一些挑战。
首先,镁合金的制造成本相对较高。
相比于铝合金或钢材,镁合金的原材料价格较高,并且加工难度较大。
这导致了镁合金产品在市场上的竞争力不足。
其次,镁合金在易燃性和腐蚀性方面存在一定的问题。
镁合金在高温环境下容易燃烧,同时也容易被大气中的氧气所氧化,从而导致结构的腐蚀和失效。
因此,在实际应用中,需要对镁合金进行表面处理或采取其他防腐措施,以确保其持久耐用性。
此外,镁合金的加工性能也是制约其发展的一个因素。
相比于其它金属材料,如铝合金或钢材,镁合金在加工过程中更容易发生热裂纹和变形等问题。
因此,需要通过研究和开发新的加工工艺和技术,以提高镁合金的可加工性。
然而,尽管面临这些挑战,镁合金仍然有着广阔的市场前景。
随着节能环保和轻量化的需求不断提高,镁合金作为一种轻质材料,具有显著的优势。
据预测,未来几年内,镁合金的需求将呈现出稳定增长的趋势。
为了推动镁合金的发展,需要加强科研和技术创新。
通过改进合金配方、提高镁合金的强度和耐腐蚀性能,可以拓宽其应用
领域。
同时,加强制造工艺的研究,提高镁合金的加工性能,也是促进其产业化的关键。
总之,尽管镁合金在发展过程中面临一些挑战,但其优异的性能使其在轻量化领域具有广阔的市场潜力。
通过加强科研和技术创新,有望克服当前的问题,推动镁合金的产业化和应用。
2023年镁合金行业市场发展现状随着现代工业的快速发展,镁合金已经成为了一个备受关注的材料。
在多个领域,如汽车、电子、航空航天等,镁合金都得到了广泛应用。
据市场研究机构预测,未来几年,全球镁合金市场保持增长,尤其是在汽车和航空航天等领域将得到快速发展。
本文将从市场现状、主流应用、发展趋势等方面进行分析。
首先,全球镁合金市场规模呈逐步扩大的趋势。
随着镁合金相关技术的不断发展和镁合金在质量、性能方面的不断提升,市场对镁合金的需求量也在逐渐增加。
据市场研究机构预测,到2025年,全球镁合金市场需求规模将达到310万吨以上,年复合增长率预计将超过6%。
其次,主流应用领域相对单一。
目前,镁合金主要应用于汽车、电子、航空航天、军工等领域。
其中,汽车是当前最大的应用领域,占据了镁合金市场的30%以上。
随着汽车轻量化趋势的持续推进,潜在市场需求将进一步增加。
另外,在电子、航空航天等领域,镁合金也拥有广阔的市场空间,预计未来将有更多新的应用领域出现。
最后,未来的发展趋势主要包括以下几个方面。
第一,应用领域将不断扩大,未来新的应用领域有望出现。
第二,随着相关技术的不断提升,镁合金的质量、性能将得到不断改进,从而进一步提升市场竞争力。
第三,镁合金的生产技术和工艺将不断改进,从而实现更高效的生产和制造。
第四,随着环保意识的不断提升,镁合金在轻量化、耐高温等方面的优秀性能,将受到越来越多的关注。
总之,随着新能源汽车、航空航天等领域的快速发展,镁合金市场前景看好。
我们相信,在未来的发展过程中,随着各类应用领域不断扩大,相关技术的不断推进,镁合金市场规模也将持续扩大。
镁合金研究现状及发展趋势镁合金是一种具有很高应用潜力的轻金属材料,具有低密度、高比强度、良好的机械性能以及优异的导热性能等特点,广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
本文将对镁合金研究现状及发展趋势进行分析。
镁合金的研究现状主要表现在以下几个方面:首先,镁合金的合金化研究得到了广泛关注。
镁合金的低强度和低塑性是其在一些领域应用受限的主要原因,因此对镁合金进行合金化改性成为研究的重点。
通过添加合适的合金元素,如锌、铝、锆等,可以有效提高镁合金的强度和塑性,提高其综合性能。
其次,镁合金的热处理研究逐渐深入。
热处理是改变镁合金微观组织和提高其力学性能的重要方法。
目前,研究者们对镁合金的时效处理、固溶处理、稳定化处理等进行了广泛研究,并通过优化热处理工艺,提高了镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能。
此外,镁合金的表面处理研究也受到了广泛关注。
镁合金的表面活性、氧化倾向性和易腐蚀性是其应用受限的主要障碍。
目前,研究者们通过电化学氧化、化学镀、溶液渗硅等方法,改善了镁合金的表面性能,并提高了其耐腐蚀性、耐磨损性以及附着力等性能。
镁合金的发展趋势主要有以下几个方面:首先,镁合金的含量逐渐增加。
由于镁合金的低密度和良好的机械性能,具有很高的轻量化潜力,因此将镁合金应用于航空、汽车等领域,可以有效减轻重量,提高能源利用效率。
其次,镁合金的合金化方法将更加多样化。
目前的镁合金大多采用铸造方法制备,但铸造合金化有一定的局限性,不能满足特殊应用的需求。
因此,未来的研究重点将更加注重新型合金制备方法,如粉末冶金、堆积成形、等离子体喷涂等。
此外,镁合金的结构设计将更加系统化。
随着对镁合金研究的深入,研究者们发现材料的微观组织和结构对其性能具有重要影响。
因此,在今后的研究中,将更加注重镁合金的晶粒尺寸、晶界结构和取向等方面的设计和控制,以进一步提高材料的性能。
综上所述,镁合金的研究现状正朝着合金化、热处理和表面处理等方向深入发展,未来的发展趋势将更加注重轻量化、多样化的合金化方法以及系统化的结构设计。
高性能镁合金发展现状与趋势摘要随着人们对能源和环境的日益关注,镁及镁合金的应用正在受到前所未有的关注。
镁是我国少有的几种优势金属资源之一,在过去的15年里,我国的镁工业从弱小到壮大,目前已成为世界上原镁生产的绝对大国,2003年镁产量更是占世界总产量的60%以上。
从2000年开始,在师昌绪等院士的直接推动下,我国镁合金的研究和应用也取得了举世瞩目的成绩,逐步从镁生产大国向镁研发和应用强国迈进。
过去5年里,我国在高性能镁材料的研究,镁加工装备的开发以及镁合金深加工产品的开发应用方面都取得极大的进展。
从镁产业的角度来讲,已经形成了从原材料到深加工一直到应用的完整产业链,从镁研究开发的角度来讲,已经初步形成了从基础研究到应用研究一直到产品开发的完整科研开发体系。
镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料,近年来已成为全球学术界的一个研究热点,并越来越受到工业界的重视。
目前我国在镁合金的研究和应用上取得了很大进展,已经研制出耐热镁合金、高强高韧镁合金等新材料,在变形镁合金领域也取得了突破,本文重点介绍几种有特色和良好应用前景的高性能镁合金,以及镁合金成形加工技术的最新研究进展。
高性能镁合金包括阻燃镁合金、低成本高强度铸造镁合金和高强耐热变形镁合金,成形加工技术包括镁合金涂层转移精密铸造技术、镁合金熔体复合纯净化技术、不含六价铬离子的镁合金超声阳极氧化表面处理技术、大型镁铸件低压成型技术以及镁板差温拉深工艺。
镁合金的深入研究有力地推动了镁合金产业的发展。
关键词镁合金发展现状趋势正文1、我国镁及镁合金现状我国目前在镁工业方面拥有三项"世界冠军"。
第一是镁资源大国,储量居世界首位。
在青海盐湖蕴藏着氯化镁32亿吨,硫酸镁16亿吨。
在辽宁、山西、宁夏、内蒙、河南等省区菱镁矿均有很大储量,仅辽宁大石桥一带的储量就占世界菱镁矿的60%以上,矿石品位高达40%。
第二是原镁生产大国,2003年我国共生产原镁35.4万吨,约占全球总产量的67%。
镁合金行业现状-产业报告全球镁合金消费量将增至181.4万吨,未来五年CAGR有望达到13%,镁合金行业景气度有望持续向上。
镁合金作为绿色金属材料对节能环保是非常有潜力的。
以下对镁合金行业现状分析。
镁合金是轻量化最佳材料,国内市场渗透率较低增长空间大。
镁合金材料具有比重小,强度高、导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性等优点,是轻量化的新兴材料。
据“十三五”镁合金行业研究与产业战略规划分析报告测算,全球各类汽车平均重量在1.2 吨~1.4 吨之间,若全部改用轻量化的新材料,大约能减重20%。
对标欧美日等发达国家,国内镁合金行业复合增速可达23%。
现阶段,国内单车镁合金用量为仅为1.5千克,这一数字对标欧美日发达国家尚存在很大差距。
随着国内油耗标准的不断收紧,预计至2020年中国的单车镁合金用量将逐步接近美国当前用量水准(约3.5 千克)。
2015-2020年我国镁合金需求测算随着技术的不断突破,镁合金棒材、牺牲阳极、管材、型材等简单产品得到了大规模应用,镁合金板材虽然应用领域广,附加值高,但由于技术难度大,还只有少数厂家能进行有限规模的生产。
现从两大市场状况来分析镁合金行业现状。
2019年原镁和镁合金产量分别为91.03万吨和27.75万吨,同比分别增长6.8%和14.9%;镁产品出口量和消费量分别为42.2万吨和39.8万吨,同比分别增长3.4%和8.9%。
镁合金行业现状分析,2020年1-6月,原镁产量49.9万吨,同比增长8.2%。
我国镁合金研究和应用起步较晚,相关技术相对落后,与国际上处于先进地位的美国、德国相比还存在一定的差距。
因此,提高我国镁合金应用技术水平,扩大镁合金用途和用量,对提升我国产业竞争能力具有重要的战略意义。
环保趋严,冶炼环节或将长期制约原镁供给。
海外原镁冶炼成本难以与国内厂商竞争,预计未来5年海外镁合金产量增长有限;国内环保政策持续高压,落后产能不断出清,镁合金行业现状预计未来5年国内镁合金产量将稳步增长。
镁合金板材轧制成形现状及其发展镁合金板材轧制成形现状及其发展1. 引言镁合金是一种重要的结构功能材料,具有低密度、高比强度、良好的耐腐蚀性和优异的导热性能。
镁合金在航空航天、汽车、电子设备等领域得到了广泛应用。
镁合金板材作为镁合金制造业的重要部分,其轧制成形技术是一项关键的工艺,对于提高镁合金板材的性能和质量具有重要意义。
2. 镁合金板材轧制成形技术现状目前,镁合金板材轧制成形技术已经取得了显著的进展。
根据研究和应用的结果,镁合金板材主要通过单面轧制、双面轧制和多次轧制等方式来实现成形。
其中,双面轧制技术是最常用的方法之一。
这种方法通过先进行初轧,然后进行再轧制,最终得到高质量的镁合金板材。
也有一些新型的轧制技术被引入,例如单通道轧制、多通道轧制和连续轧制等。
这些新技术能够提高板材的形尺寸精度和表面质量,进一步推动了轧制成形技术的发展。
3. 镁合金板材轧制成形技术的发展趋势随着对镁合金板材性能要求的不断提高,轧制成形技术也在不断发展。
未来的研究重点主要集中在以下几个方面:3.1. 工艺参数优化工艺参数是影响轧制成形质量和性能的关键因素之一。
通过优化轧制工艺参数,可以进一步提高镁合金板材的力学性能和表面质量。
合理选择轧制温度、轧制速度和轧制力等参数,可以有效控制晶粒细化、纵横比和内部应力等因素,从而实现良好的板材成形效果。
3.2. 强化技术应用强化技术是提高镁合金板材性能的重要手段。
常用的强化技术包括热处理、冷变形和合金元素调整等。
通过对镁合金板材的热处理,可以优化其晶体结构和晶粒尺寸,从而提高材料的强度和硬度。
通过适当的冷变形和合金元素调整,还可以改善材料的塑性和耐腐蚀性能。
3.3. 轧制设备改进轧制设备的改进也是促进镁合金板材轧制成形技术发展的重要因素。
目前,国内外已经出现了一些先进的轧机设备,如超声波振动轧制机和水压轧制机等。
这些设备可以通过引入振动或水压技术,进一步优化轧制过程中的摩擦和变形行为,提高板材的成形性能和表面质量。
镁合金成形技术现状及展望近年来对轻质材料的需求越来越大,镁合金作为结构材料由于具有比重小、比强度和比刚度高、导热和导电性好、切削加工性好、优良的阻尼性和电磁屏蔽性、易于加工成形和回收等优点,因此广泛应用于汽车、电子、通讯等行业,被誉为“21世纪的绿色工程材料”。
根据成形工艺的不同,镁合金材料主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。
前者主要通过铸造获得镁合金产品。
包括砂型铸造、永久型铸造、熔模铸造、消失模铸造、压铸等。
其中压铸是最成熟、应用最广的技术。
而后者则是通过变形生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件产品。
并且可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用,获得更高的强度、更好的延展性、更好的力学性能,从而满足更多结构件的需要。
另外,镁合金的半固态成形作为一种新型铸造技术也得到了广泛的研究与应用。
1.铸造镁合金铸造是镁合金的主要成形方法,包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造和压铸等在内的多种铸造方法均可用于镁合金成形。
目前,90%以上的镁合金产品是压铸成形的。
1.1压铸压铸是镁合金最主要、应用最广泛的成形工艺。
镁合金有优良的压铸工艺性能:镁合金液粘度低,流动性好,易于充满复杂型腔。
用镁合金可以很容易地生产壁厚1.0mm~2.0mm 的压铸件,现在最小壁厚可达0.6mm。
镁压铸件的铸造斜度为1.5,而铝合金是2~3度。
镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50%。
镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金,压铸过程中对模具冲蚀比铝合金小,且不易粘型,其模具寿命可比铝合金件长2—4倍。
镁合金件压铸周期比铝件短,因而生产效率可比铝合金提高25%。
镁合金铸件的加工性能优于铝合金铸件,镁合金件的切削速度可比铝合金件提高50%,加工耗能比铝合金件低50%。
生产经验表明由于生产效率高,热室压铸的镁合金小件的总成本低于冷室压铸的铝合金同样件。
压铸镁合金可按其成分分为四个系列:AZ(Mg—AL—Zn)系列(AZ91)、AM (Mg—AL—Mn)系列(AM60、AM50)、AS(Mg-A1-Si系列(AS41、AS21)、AE(Mg-AL-RE)系列(AEA2)。
AZ系列合金AZ91具有良好的铸造性能和最高的屈服强度,其压铸件广泛应用于汽车座椅、变速箱外壳等多种形式部件。
AM系列合金AM50、AM60具有较高的延伸率和韧性,用于抗冲击载荷、安全性高的场合如车轮、车门等。
AS系列的镁合金AS41、AS21和AE 系列的AFA2是20世纪70年代开发的耐热压铸镁合金。
镁合金压铸中广泛采用冷、热室压铸方法。
一般薄壁铸件采用热室压铸机,厚壁铸件采用冷室压铸机。
镁合金热室压铸机是目前国外使用数量最多的镁合金压铸专用设备,具有生产效率高,浇注温度低,注型寿命长,易实现熔体保护等特点。
主要缺点是设备成本和维修费用较高。
镁合金压铸时,合金液冲填压型时的高速湍流运动,使腔内气体无法排出,会导致组织疏松,甚至铸件表面鼓包或变形。
压铸工艺参数如压力、速度、熔体温度、模具温度等对铸件性能都有显着影响。
许多新压铸方法,包括真空压铸、充氧压铸和挤压铸造等一定程度上克服了以上缺点,减少了铸件组织疏松和气孔等缺陷,提高了铸件致密度。
美国俄亥俄州精密成型公司C.Rozak介绍了镁合金的金属压缩成型技术(MCF)在整个铸件表面加压的成型方法,在压力下凝固,改善了微观组织,减少了晶粒尺寸和孔隙率,铸件致密均匀,可用于生产性能要求高、形状复杂的铸件。
1.2熔模铸造熔模铸造是目前国际上较为先进的铸造技术之一。
熔模铸造从原理上讲适合于制备小体积高精密的铸件。
目前它已用于生产铝合金甚至镍基超合金。
在镁合金铸件的发展历程中,有些工件结构复杂,一些部位壁厚非常薄,并且对表面粗糙度和尺寸公差要求严格,则可以采用熔模铸造来生产。
采用熔模铸造法生产铸件时具有不需取模、无型芯和无分型面等特点,因而其铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近于熔模精铸件。
此外,熔模铸造为铸件结构设计提供了充分的自由度,原来多个零件组装的构件,可以通过分片制型后粘合成一体实现整体浇注,因此可以经济地生产许多复杂零件。
但是,熔模铸造的设备投入和单位铸造成本高,工件尺寸有限。
此外,镁与熔模铸型材料和粘结材料用氧化物陶瓷之间存在高活性反应,从而大大地限制了其应用。
生产镁合金薄壁件时需要预热铸型以便填充薄壁部位,然而预热温度和浇注温度过高将促进镁合金与铸型间的反应。
有研究表明采用低的铸型预热温度时,ZrO2是一种很有前景的铸型材料。
1.3消失模铸造消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新型铸造技术,它具有许多的优点,如,型砂不需要粘结剂、铸件落砂及砂处理系统十分简便,容易实现清洁生产;铸件没有分型面及起模斜度,可使铸件的结构高;加工装配时间减少,铸件成本可下降10%—30%等等。
初步试验研究表明,镁合金的特点非常适合消失模铸造工艺,因为镁合金的消失模铸造除具有以上特点外,还具有如下独特的优点:①镁合金在浇注温度下,泡沫模样的分解产物主要为烃类、苯类和苯乙烯等气雾物质,它们对冲型成型时极易氧化的液态镁合金具有自然的保护作用;②采用干砂负压造型避免了镁合金液与型砂中水分的接触和由此而引起的铸件缺陷;③与目前普遍采用的镁合金压铸工艺相比较,其投资成本大为降低,干砂良好地退让性减轻了镁合金凝固收缩时的热裂倾向;金属液较慢和平稳的充型速度避免了气体的卷入,使铸件可经热处理进一步提高其力学性能。
所以,镁合金的消失模铸造具有较巨大的应用前景。
镁合金的凝固和化学性能方面的特点,使得镁合金在消失模铸造中产生了很多问题,特别是浇不足和氧化燃烧。
由于镁合金低的密度和比热容,气化泡沫模样所需要的热量来自高温液态镁合金的潜热从而阻碍了充型,而且镁合金的结晶温度范围宽,因此消失模充型时金属液的压头作用小,极易过早停止流动,产生浇不足缺陷。
镁合金的化学反应可能通过使用在镁合金砂型铸造工业中应用的阻燃剂和辅助使用高孔隙率的模样涂料进行控制,还可以采用可控气氛进行防止浇注时的氧化燃烧。
另外,高密度的泡沫模样吸收更多的热量,产生更多的液态和气态产物,降低了镁合金的充型性。
但泡沫模样在浇注过程中产生的还原性气氛降低甚至阻止镁合金的氧化燃烧,保证了镁合金在加工成型过程中的安全性,也有利于保证镁合金熔体的洁净优质。
2.变形镁合金变形镁合金不同于铸造镁合金的液态成形,而是通过在300℃—500℃温度范围内挤压、轧制、锻造的方法固态成形。
由于变形加工消除了铸造组织缺陷及细化了晶粒,故与铸造镁合金相比,变形镁合金具有更高的强度、更好的延展性和更好的力学性能,同时生产成本更低。
2.1塑性变形变形镁合金中,常用的合金系是Mg—Al—Zn系与Mg—Zn—Zr系。
Mg—Al—Zn系变形合金——般属于中等强度、塑性较高的变形材料,铝在镁中的含量为0—8%,典型合金为AZ31、AZ61和AZ81合金,由于Mg—Al合金具有良好的强度、塑性综合性能,而且价格较低,因此是最常用的合金系。
Mg—Zn—Zr系合金一般属于高强度材料,其变形能力不如Mg—Al系合金,一般采用挤压工艺生产,典型合金为ZK60合金。
属高强度变形镁合金的还有Mg—Mn系,其最主要的优点是具有优良的抗蚀性和可焊性,但铸造性能差,收缩率大,有热裂倾向,应用较少。
另外,添加Nd、Th、Yb、Sc和Mn等元素可显著提高变形镁合金的耐蚀性。
目前镁合金的塑性成形过程主要为锻造和挤压,少量为轧制成形,且均需采用热加工方式。
因此,变形温度是重要参数,同时变形速率和应力状态也是重要的考虑因素。
(1)锻压成形:镁合金锻造性能取决于3个因素:合金的凝固温度、变形速率及晶粒大小。
为了保证良好的加工性能必须采用具有可锻性的AZ和ZK系镁合金坯料或坯棒。
这两系合金可通过添加晶粒细化剂和合金元素得到满意的晶粒尺寸。
但铸造组织的晶粒度一般不符合锻造要求,须先将铸锭加以挤压,得到锻造所需晶粒尺寸,再以高变速率锻造成形。
镁合金在其固相线温度以下55℃范围内进行锻造,锻造温度过低可能形成裂纹。
液压机和低速机械压力机是其模锻的常用设备。
(2)挤压成形:镁合金可以挤压成各种管材、棒材和型材。
包括带凹角和暗槽的型材,大直径和变截面厚度的薄壁管等难加工的产品。
挤压材料也是AZ和ZK系镁合金,温度一般控制在300℃—460℃之间,具体温度的选择还和特定的合金牌号和挤压形状有关。
因为镁在变形过程中会产生大量热,所以挤压过程中必须充分冷却,否则合金温度可能超过固相线温度而导致开裂。
(3)轧制成形:铸造成平面形状且有圆形边缘的镁锭可以用来进行厚板和薄板的轧制。
一般镁合金厚板厚度范围为11.0mm—70mm,薄板厚度为0.8mm—10mm。
镁合金的冷轧性能不佳,一般厚板可以在热轧机上直接生产,而薄板一般采用冷轧和温轧两种方式生产。
镁合金热轧时,一方面要保证铸态组织得到充分变形,达到改善组织的目的,因此要有一定的变形量;另外,由于多晶镁合金滑移系少,晶粒不易产生宏观屈服而易在晶界产生大的应力集中,合金很容易发生晶间断裂。
试验研究发现开坯时首次变形量控制在压下量约30%左右最合适。
镁合金板材在轧制以后一般要进行退火及热处理,加工组织发生再结晶。
其退火温度应选择在靠近完全再结晶温度范围内。
2.2超塑性变形超塑性是指晶体材料在拉伸时表现出大的应变。
已有的研究结果表明,镁合金在一定条件下不但具有很高的塑性,而且甚至出现明显的超塑性。
当晶粒细化到一定程度(约10—6m),镁合金可获得相对的超塑性。
通常超塑性现象主要发生在高温(约等于0.7Tm,Tm为材料的熔点),应变速率相对较低,工业生产中受到限制。
Langdon提出了超塑性变形的两个必要条件:①局部缩颈受到限制;②空洞内部相互连接受到抑制。
目前,采用高应变速率超塑性成形和低温超塑性成形获得细小晶粒。
其中,等通道角挤压技术是低温超塑性的一种方法,在200℃温度下可使AZ91镁合金延伸率达到675%。
3.半固态成形半固态成形技术,是在金属凝固过程中,将结晶过程控制在固—液两相共存温度,并通过剧烈搅拌破碎枝晶组织,从而获得一种金属母液中悬浮一定固相成分的固—液?昆合浆料,再采用压铸、模锻等成形加工工艺进行的金属成形技术。
半固态加工,是一种新型、先进的工艺方法,与传统液态铸造成形相比,具有成形温度低(镁合金可降低100℃左右),延长模具的寿命,改善生产条件和环境,细化晶粒,减少气孔、缩孔,提高组织致密性,提高铸件质量等优点,被认为是21世纪最具有发展前景的精密成形技术之一。
根据工艺流程的不同,半固态成形通常分为流变铸造(Rheocasting)和触变铸造(Thixocasting)两类:流变铸造是对冷却过程中的金属液进行搅动,将形成的固相枝晶破碎,形成一定固相分数的半固态金属浆料,然后将浆料注入压铸机或挤压机内成形(俗称“一步法”);而触变铸造是先由连铸等方法制得具有半固态金属组织的锭坯,然后切成所需长度,用二次加热装置再加热到半固态状态,最后移送至压铸机等再压铸或挤压成形(俗称“两步法”)。