挤压镁合金

AZ80镁合金组织性能及其成型的关键技术引言金属镁始于1808年为人所知，直到1886年德国才开始将其用于工业领域。

镁有广泛的用途，主要包括烟火制造、冶金，化学、电化学和结构件的应用。

由于镁合金具有重量轻、比强度高、阻尼减振性好等优点，因而将其作为结构件被广泛地应用于航空航天、3C电子产品及交通运输等领域。

目前，这些结构件都以铸造件特别是压铸件的应用为主，高性能的变形镁合金材料还处于研发和推广阶段。

在变形镁合金中。

AZ80镁合金表现出最为优良的力学性能，通过合理改善其形变及热处理工艺能进一步提高其强度。

本文主要介绍镁合金、AZ80镁合金的组织性能和关特征及其成型的关键技术。

1 镁合金及AZ80镁合金的组织性能1.1 镁合金的特点镁合金和铝合金的合金化原理几乎相同，都是通过加入合金元素，产生固溶强化、时效强化、细晶强化及过剩强化作用，以提高合金的机械性能、抗腐蚀性能和耐热性能。

镁合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。

Al在Mg中即可产生固溶强化作用，又可析出沉淀强化相Mg，Al有助于提高合金强度；Zn在Mg中除固溶强化作用外，也可产生时效强化相MgZn，但效果不如Al显著，一般需与其他合金元素同时加入；Mn加入Mg中主要为提高合金的耐热性和抗蚀性，改善合金的焊接性能；Mg中加入的少量Zr，除细化晶粒外，还从合金的成分来看，目前工业中应用的镁合金主要集中于Mg—Al—Zn、Mg—Zn—Zr、Mg—Re—Zn 和Mg一Re—Zr等几个合金系，其中前两个是发展高强镁合金的基础。

从生产工艺和性能的特点，上述镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两大类，其编号采用汉语拼音字母加序号。

同一系列的镁合金既有可以作为变形合金，又有可以作为铸造合金：其中既可能含Zr又可能不含Zr。

因此，对于不同的镁合金，它的性质特点也会不相同。

金属镁及其合金是迄今在工程上应用的最轻的结构材料，具有其它金属材料不可替代的优越性，镁合金具有以下几个特点：(1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，其密度在1.75～1.859/cm³之间，约为铝合合密度的1/3～l/2，约为钛合金的1/3，不到钢密度的1/4。

一．镁合金概述及其应用前景1.1 镁镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的密度是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。

镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低和易于回收等优点。

镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。

镁在自然界分布很广，资源比较丰富，镁的来源最主要的是海水、盐湖卤水中的氯化镁和光卤石以及呈碳酸盐形式的菱镁矿和白云石。

金属镁的生产方法有熔盐电解法和热还原法。

目前世界上用这两种方法生产的镁，分别占80%和20%左右。

熔盐电解法炼镁包括氧化镁的生产及电解制镁两大步；硅热还原法炼镁又有皮江法和马格尼特法两种。

镁具有很好的铸造性能和良好的加工性能。

与其它材料相比，镁的制造成本很低。

尽管每公斤镁锭的价格要比铝贵一些，但它单位体积的成本价格几乎是一样的。

镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。

镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。

这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的生产成本/每公斤。

1.2 镁合金性能(1)、在实用金属中是最轻的金属镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。

它是实用金属中的最轻的金属。

应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。

(2)、高强度、高刚性镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。

另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。

应用范围:手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

压铸镁合金的强度
首先，合金成分对压铸镁合金的强度有着决定性的影响。

常用的镁合金包括AZ系列、AM系列等，其中AZ91D是最常用的一种。

经过热处理的AZ91D合金的屈服强度可达到210MPa左右，拉伸强度可达到280MPa以上。

其次，铸造工艺也是影响压铸镁合金强度的重要因素。

合适的浇注温度、压力和速度可以保证合金的均匀性和致密性，从而提高其强度。

此外，压铸过程中还应注意避免气孔、氧化皮等缺陷的产生，以免对强度造成影响。

最后，热处理也可以提高压铸镁合金的强度。

常用的热处理方式包括时效处理、固溶处理等。

其中，时效处理是通过控制合金的温度和时间，使其达到最佳状态，从而提高强度。

固溶处理则是将合金加热至一定温度，使其形成均匀的固溶体，从而提高强度和塑性。

综上所述，合理的合金成分、铸造工艺和热处理可以提高压铸镁合金的强度，为其在工业生产中的广泛应用提供了可靠的基础。

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AZ31变形镁合金挤压成形工艺研究摘要：选择AZ31 变形镁合金，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度及挤压力等工艺问题与工艺参数，进行了系统的试验研究，总结了成形规律和确定工艺参数的方法，对生产应用将起到重要的参考作用。

关键词：AZ31 镁合金挤压成形工艺研究目前，国内的变形镁合金有MB1、MB2(Az31)、MB3、MB5、MB6、MB7、MB8、MB11、MB14和MB15 等。

变形镁合金的塑性变形，主要有模锻、挤压、轧制等方法，其中，挤压是最基本的方法，它不仅是获得作为进一步加工零件的棒材的方法，也是将棒材成形为零件和复杂型材的方法。

作者选择AZ31 变形镁合金为原材料，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对挤压过程及工艺参数进行了系统试验研究。

研究内容及结果论述如下。

1. 挤压前坯料的加热1.1 加热温度镁具有密排六方晶格，室温下只有基面{0 0 0 1}产生滑移，因此镁及镁合金在常温下进行塑性成形很难；加热至200℃以上时，第一类角锥面{1 0 1 1}产生滑移，塑性得到较大的提高；225℃以上时第二类角锥面{1 0 1 2}也可能产生滑移，塑性进一步提高。

因此镁合金宜在200℃以上成形。

镁合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。

从镁合金状态图中可以得到某种镁合金的熔化温度和合金中有第二相析出时温度。

于是可以得到挤压温度范围在这两个温度范围内，但这只是一个粗略的温度范围。

为了比较准确的确定该种镁合金的挤压温度范围，需要对这种镁合金的塑性图和变形抗力图以及再结晶图加以分析研究。

从镁合金的塑性图可以得到在某个温度范围内其塑性最高。

于是坯料的加热温度范围可以选择在这个温度范围之内。

Mg-Al-Zn 合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。

AZ31 的熔化温度是603℃。

2、从230℃开始，合金中有第二相析出。

因此，AZ31 的挤压温度范围一定在230～603℃范围内。

半固态触变注射成型镁合金组织性能分析半固态挤压注射成型（Semi-Solid Extrusion Injection Molding，简称SSEIM）是一种将半固态合金通过挤压注射成型机进行成型的先进工艺。

在SSEIM过程中，半固态合金的固相含量通常在50%到70%之间，具有较高的流动性和可塑性。

因此，半固态合金在成型过程中能够产生高度复杂的形状，并具有良好的工艺性能和机械性能。

半固态镁合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高比强度和良好的热导性能等优点。

然而，由于其熔点低、氧化性强等特性，传统的成型方法难以实现半固态镁合金的高质量制造。

相比之下，SSEIM可以在较低的温度和压力下进行成型，减少了合金的氧化和变质的风险，并且可以实现快速冷却和高强度的组织性能。

在SSEIM过程中，半固态镁合金的组织性能受到多个因素的影响。

首先是合金的成分。

镁合金通常含有铝、锌、锰等合金元素，这些元素能够影响合金的晶体结构和固溶强化效果。

其次是合金的处理工艺。

SSEIM过程中，合金必须通过预热、保温和快速冷却等工艺步骤来控制合金的半固态状态。

这些工艺参数的选择和控制将直接影响合金的晶粒尺寸、形貌和分布。

最后是成型工艺。

SSEIM过程中，合金需要通过挤出和注射两个步骤来实现成型。

这两个步骤中的温度、压力和速度等参数将影响合金的流动性和成型质量。

半固态镁合金的组织性能主要可以通过金相显微镜观察来研究。

通过金相显微镜的断面观察，可以得到合金中晶粒的尺寸、形貌和分布等信息，进而分析合金的晶体结构和固溶强化效果。

此外，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的观察，还可以进一步研究合金的细微组织变化和相变情况。

同时，还可以通过显微硬度测试和拉伸测试等力学性能测试来评估合金的力学性能。

在半固态挤压注射成型镁合金的组织性能研究中，需要考虑到合金的成分、处理工艺和成型工艺等因素的综合影响，并结合金相显微镜观察和力学性能测试等手段来全面分析合金的组织性能。