镁合金成型技术综述
摘要：要介绍了镁合金的特点、分类以及镁台金在汽车、3c和白行车行业的应用，并举例说明了各自的现状；通过大量相关资料，对现阶段国内外镁合金的成型技术进行了系统的论述。其中包括镁台金铸造成型、塑性成型、连接成型，对它们各自的工艺特点和应用范围进行对比分析，发现镁合金的成型技术现在主要是压铸成型，其他的成型工艺的应用还比较少。并介绍了镁合金目前在国内外的应用现状及镁合金成形技术的发展现状，以及镁合金的发展方向及应用前景［1］。
镁合金作为21世纪绿色环保合金,具有密度小,比强度、比刚度高,尺寸稳定性好,电磁屏蔽性好等特点,其应用前景广阔,主要作为铝、塑料和钢的替代品。采用常规铸造方法,如高低压铸造、熔模铸造、消失模铸造及永久型铸造等,可以铸造出质量轻,强度高,形状复杂的镁合金铸件,但需过热以确保流动性而导致生产的诸多难以克服的问题(如镁合金燃烧)。镁合金半固态铸造可分为:流变铸造、触变铸造和注射成形。
一、镁合金的基本性能及其产品优势［2,3］
1. 轻量化密度1.8g/cm3左右，是铁的1/4，铝的2/3，与塑料相近。
2. 比强度高，刚性佳，优于钢、铝。
3. 极佳的防震性，耐冲击、耐磨性良好。
4. 优良的热传导性，改善电子产品散热问题。
5. 非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁屏蔽性佳。
6. 加工成型性能好，成品外观美丽，质感佳，无可燃性（相对于塑料）。
7. 材料可100%回收，回收率高符合环保法。
8. 尺寸稳定，收缩率小，不易因环境温度变化而改变（相对于塑料）。
二、镁合金材料的加工成型技术
依据材料加工成型的方式和特点不同，可以将镁合金分为铸造用镁合金、压铸用镁合金、挤压用镁合金、锻造用镁合金和焊接用镁合金。这要根据镁合金产品的类型而选用。
1. 压铸成型技术［2,4,6］
镁合金的压铸技术一直是镁合金应用于结构材料制造技术的重点，镁合金压铸产业在欧美已有较大规模。压铸技术是以活塞将融熔金属压入模具中，凝固成型，制造产品。按照温度压铸可分为冷室压铸法和热室压铸法。
（1）冷室压铸法：熔铸压力高，模具较大，压铸面积大，技术成熟，适用于厚壁及大铸件的制造。缺点是用采料管给料，气体灌入多。
（2）热室压铸法：以鹅颈管式自动给料，气体灌入少，熔铸压力较低，使用模具较小，可铸面积小，技术成熟度高，适用于薄壁及小铸件。国内厂家采用此法较多，理由是成型周期短，废料少。
2.半固态成型技术
半固态成型技术是近几年兴起的一种高效优质的成型方法，是把镁合金加热至半固态，然后挤压成型。其具有许多的优点：成品孔隙率低，比热室压铸法镁合金消耗减少50%以上，产品力学性能提高，良好的尺寸精度，公差变化少，尺寸再现性好；模具的流长/壁厚比较
高，可成型较薄件；模具设计较简单，可有效适应市场变化快的产品；对于厚度不一、或有许多孔、穴、肋、凸块、垫块等特殊形状均可一体成型；形状收缩率小；操作温度较低，模具寿命较长；溢流槽等废料比例低，可减少后加工程序；加工过程中控制容易，产品质量稳定，废品率低；凝固时间缩短，可降低成型周期。
3. 触变成型技术［5］
触变成型技术于20世纪90年代在美国产生，由塑料射出成型技术衍生应用在金属的成型制造过程。是将金属颗粒由料管加热等过程转变为具有触变性质的半固态，以螺杆推送射入模孔内凝固成型。据《日经产业新闻》报道，日本最近联合开发出世界第一台热流道镁合金大型成型设备，已在2000年投放市场。这套设备能够将镁合金加热使其保持熔融状态，原材料利用率从以往的30%~50%提高到了70%以上,而且成型时间也缩短30%。
4. 锻造成型技术
镁合金与铝合金的锻造成型技术基本相同，但在以下几方面有所差异。
镁合金在高温时具有表面摩擦系数较大、流动性差、粘附力大、充填较深的垂直模孔较不容易，所以在内、外圆角半径，肋厚等要比铝合金大。镁合金锻造用材料大多数情况下大都采用挤压毛胚，它可在挤压前经过均质化处理，减少机械性能异向性。镁合金是热的良导体，避免锻造时与较低温的模具接触产生激冷现象而龟裂，所以锻造温度不仅要控制工件温度而且要预热锻模。镁合金对变形速率敏感，当变形速率增加塑性显著下降，一些较复杂的镁合金锻件需以多次成型，为了避免晶粒成长逐次降低各次的锻打温度。镁合金的加工变形量依设备种类而异，在锤上变形量不超过30%~50%，在液压机上变形量可达70%~90%，所以建议使用液压锻床为佳。
5.焊接技术［6,7］
由于镁的活性强，必须有极高的焊接应用技术，镁合金的焊接方法和铝合金的焊接方法接近，但其气孔更易于产生，必须考虑裂纹的敏感性，也必须考虑焊接接头在使用中的应力腐蚀和疲劳腐蚀问题。焊接时，应注意以下问题：镁合金材料的焊接性、焊接过程的质量控制、母材的前处理、焊条或焊丝的选用、焊接接头在使用中的应力腐蚀和疲劳腐蚀问题。
6. 表面涂装技术
为了防止镁合金产品在使用过程中的氧化和腐蚀，以及美观装饰的需要，成型的产品需要进行表面涂装。根据产品的规格和用途，常见的表面涂装技术大致可分为：化学处理法、阳极氧化法、喷漆法和电镀法。镁合金表面处理的最新发展趋势：非铬系低污染涂装技术、耐磨损及电解保护技术和基于美观装饰的表面处理技术。
三、镁合金的应用［3,5,6,8,9,］
无论是在国内还是在国外。镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原及其他领域。根据2001年全球镁消费的资料统计来看，镁的主要用途包括：铝合金用镁占43%，镁压铸件占33%，钢铁脱硫用镁占12.8%。这是镁消费的3个主要部分，合计占镁总消费市场的88.8%。镁的其他用途还有，球墨铸铁球化剂用镁占3.1%，电化学用镁占2.8%等。在镁及其合金的各种消费结构中，镁压铸件最具增长潜力，而且，随着镁合金成形技术的不断发展和推广应用，镁合金压铸结构件将被越来越广泛地应用汽车、家电、通讯电子、轻便工具、航空航天、军事工业等领域，
其消费比例将会剧增至60%以上。
1.镁合金在汽车领域的应用
在汽车工业中，镁合金可用来制成车身零件．用热锻、热冲压成形工艺生产汽车底盘等承载件。在汽车上使用镁合金零件能降低汽车启动和行驶惯性，提高加速和减速性能，减少行驶过程中的振动以及减少油耗等。据统计，汽车尾气排放占大气污染总量的65％，而汽车自重每减轻100kg。燃油效率会提高5％，所以各大汽车公司纷纷寻求使汽车轻量化的办法，镁合金自然是理想的选择。目前，已有很多汽车开始采用镁合金制造的部件。镁合金发展的巨大动力来自汽车制造商，因为用镁合金生产的零件可以大大减轻汽车的自重。从而降低能耗．减轻有害气体的排放，以适应日益严格的环保要求。除了重量轻外，镁合金铸件还易于集成化，可将原设计的30～60个零件集成为一个零件，大大降低加工费用和零件组装费：减少震动和噪音；提高汽车零件的刚性；同时镁合金零部件的回收性也好。因此，世界知名汽车制造商纷纷采用镁合金零件改进汽车性能．其中以福特公司与通用汽车公司的镁合金使用量最多。德国大众汽车公司称，目前每辆汽车用镁量约为25kg(亦有报道国外汽车镁合金平均用量已达40kg)，在未来5年内，每辆汽车用镁量可以达到60～80kg．这必将对未来用镁的需求产生巨大影响。
2. 镁合金在3C产品中的应用
3C产品属于镁合金的高端应用领域，指电脑、通讯、家用电子产品M。电子工业的硬件部分的发展与新技术和新产品的开发紧密相连。目前日本和台湾在这个领域保持领先地位，除生产笔记本电脑、加随身听和数码相机三大采用镁合金最多的产品外，带有镁合金部件的手机、摄像机、电视机外壳、CD播放机、掌上电脑等发展也相当迅速。随着消费者对轻、薄、短、小以及时尚新潮的要求越来越多，在3C产品的外壳应用上，镁合金已有逐渐取代ABS、PC等材料的趋势。
3. 镁合金在航空航天工业中的应用［8］
在飞速发展的航空航天领域，镁合金由于密度小、刚性好、强韧性好，且能够有效减轻重量．很早就应用于航空航天工业，特别是Mg-Li合金．具有很高的强度、韧性和塑性，是航空航天领域最有前途的材料，如座舱架、座椅、轮毂、吸气管、导弹舱段、避板、副蒙皮、直升机上机匣等都用Mg．Li合金制作。近些年来，镁合金在直升机中的应用日益扩大．例如EUROCOPTER公司某些机型中的各齿轮箱壳体和盖子均使用镁合金制造。我国自行研制了10多种稀土镁合金，很多已在航空业得到应用．如添加Nd的ZM6铸造镁合金已经用于歼击机翼肋等．MB8是我国最常用的航空镁合金。
四、镁合金发展现状及应用前景［8,10］
1.我国镁合金发展现状
镁合金在世界范围内的应用年增长率高达20%。我国是镁资源大国，总储量占世界总储量的22.5%，原镁产量仅次于美国居世界第二位。1999年全国共有80多家镁厂正常生产产量超过20万t（约为世界产量的30%），原镁产量达16万t，出口量13.7万t（产量的85%）。但国内在镁合金的应用方面与国外相比还存在较大的差距，限于技术开发能力，大多原镁只能用于出口，造成国内优势资源的极大浪费。
随着我国西部大开发战略的实施，西部十分丰富的盐湖镁资源将为镁合金产品的开发应用提供极为有利的物质基础。因此，一项十分紧迫而严峻的任务摆在我们面前：实施科
技攻关，尽快形成具有独立知识产权的镁合金深加工技术体系，开发我国自己的镁合金加工产业，变现在以出口原材料镁锭为主转为出口高附加值的镁合金零件及配套产品。这无论是对传统产业的改造，形成一批新兴的高科技产业群，促进我国汽车、电子等应用镁合金产品的工业领域的良性发展，还是对西部大开发战略的顺利实施，迎接加入WTO带来的挑战，都将具有重大的现实意义和深远的历史意义。
2. 镁合金材料的发展方向和应用前景［4,5,9］
在20世纪末，镁合金的发展应用十分迅速，已有逐步代替铝、工程塑料和钢等的趋势，但相对总量不够多，原因之一是新工艺触变成形（Thixomolding）法所需的镁原料技术的复杂性，致使推广应用比较困难，而且工艺和设备的局限性，工艺材料选择性小。加之国外先进成形技术的复杂性及对技术的垄断，致使推广应用受到限制。因此，完善和推广材料制备技术，使镁合金总量进一步提高，以及改进工艺与设备，获得最优工艺参数，开发研制适合于触变成形的新型镁合金，都是镁合金半固态成形工艺发展的趋势和方向。与此同时,在镁合金的生产、加工和使用过程中，都会存在许多可研究和解决的问题。预测有以下可能的研究方向：
（1）新型镁合金的研究：如用化学纤维或陶瓷材料强化镁合金的设想；
（2）镁合金材料成型技术的深入研究；
（3）镁合金产品模具深入研制；
（4）镁合金材料腐蚀和应力腐蚀研究；
（5）镁合金材料的焊接及接头力学性能的研究；
（6）镁合金产品的研制和开发；
（7）镁合金产品的表面处理技术。
目前我国是世界上最大的镁生产国，但大部分镁作为原材料出口，本国的需求量十分有限，这主要是由于我国在镁合金成形技术的研究和应用方面，尤其是半固态成形技术的研究还很不成熟。因此，加强半固态成形新工艺的研究，加上镁资源十分丰富的西部地区开发，中国在镁合金的开发与应用方面将有着广阔的发展前景。相信通过材料工作者对半固态镁合金成形工艺改善、新型合金开发及组织形态改变，都可以使镁合金的性能有较大的提高，使镁合金在21世纪的应用越来越广泛。
五、结束语
镁及其合金是目前密度最轻的金属结构材料，也是世纪最有发展前景的金属之一。
全球已投入大量的人力、物力和财力对镁及镁合金的基础研究和应用研究进行了系统深入工作，研制开发出了不少新型的镁合金、新型的加工设备和加工工艺技术、新产品和新材料，为镁材在汽车、航天航空、电子电器、邮电通讯、纺织、印刷、光仪及电子计算机制造等工业部门的广泛应用创造了有利条件，可以预料，镁工业和镁合金加工技术将获得飞速发展。
我国的镁资源非常丰富，原镁产量也居世界前列，但镁合金及其加工技术的研制开发工作刚刚起步，大大影响了镁材的应用。因此，今后应加大开发力度，充分发挥镁工业大国的作用。
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镁合金环球镁/林来康 一.镁合金的发展 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展目前还很不是很成熟，所以镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90％以上是压铸件。 限制镁合金广泛应用的主要问题是：由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易受外界环境因素的干扰而影响到生产品质，因此，镁合金的生产难度比较大；在镁合金的生产技术还不是很成熟和完善下，镁合金成形技术与后续制程仍然有待进一步推广与发展。 镁合金的耐酸的腐蚀性比较较差；而现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，也限制了镁合金在高温场合的应用；尤其是镁合金的常温力学性能，特别是塑韧性与延展性是还有待进一步提高；所以镁合金的合金系列相对很少，而变形镁合金的研究开发也是严重滞后，不能广泛的适应不同商业的应用场合要求。 我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az）、Mg-Al -Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（As）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n（ZK）、Mg-Zn-RE系（ｚＥ）等合金。 ASTM标准 常用铸造镁合金的牌号及性能
二．常见的镁合金压铸用系列： 目前常用的镁铝合金有4个系列：AZ(Mg-Al-Zn-Mn)，AM(Mg -Al -Mn)，AS(Mg–Al-Si)，AE(Mg-Al-RE)，其中AE 系列镁合金蠕变强度高。AZ 系和AM 系镁合金是目前应用最广泛的商业化Mg-Al 基铸造镁合金。 以下适应压铸或铸造用的镁合金 镁合金的化学成份（ % ）按国标准GB/T19078-2003 应用户需要可加入百万分之 5 到 15 的铍。 镁合金的机械性能： 主要用途：适应用户的要求提供具有各种化学成份和机械性能的压铸或铸造用的镁合金 三.镁合金的新进展 镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程材料。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250Mpa，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金的冲压成形工艺 近年来镁合金发展速度很快，每年都以20%~30%的速度增长。镁合金广泛用于汽车、摩托车、自行车等一些交通工具领域内，采用最多的加工方法是模具冲压成形。冲压生产相比其它成形加工方法来说，具有生产率高，操作简单，零件表面光洁，尺寸精度高，强度和刚度大等优点。因此，特别适合于车辆的内外壳板、承载零件、散热片、挡泥板等之类零件。它的冲压性能和成形方法有别于钢板和铝板的成型工艺。要扩大镁合金的应用范围，研究镁合金板材冲压技术具有重要义。 镁合金的冲压成形冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。 （3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 镁合金常用的成形方法有压铸、半固态铸造、挤压铸造、挤压和轧制等,其中镁合金产品的80%是通过铸造方法获得。镁合金的冲压成形是一种技术难度较大的生产工艺,但以其生产效率高、可直
镁及镁合金的主要物化性能铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。用镁合金铸件代替铝合金铸件，在强度相等的条件下，可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。镁合金和铝合金一样，根据加工方法可以分为变形（压力加工）镁合金和铸造镁合金两大类。这些年来，随着压铸技术的发展，压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。此外，镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。 镁属于轻金属，纯金属镁为银白色，在空气中极易被氧化，形成一层薄氧化膜，可以防止其进一步氧化。 镁化学活性很高，在自然界中很难遇到纯镁矿。在海水中以氯化物存在，约含百分之零点一四，在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在，含量达到百分之二点三五。 制取镁的方法方法有：第一种，熔融氯化镁电解法，它是主要的制镁法；第二种，用硅铁还原氧化镁的硅热法；第三种，用碳还原氧化镁的碳热法。 镁及镁合金的主要物化性能：（1）密度，20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3，650摄氏度熔化温度下密度约为1.65g/cm3，液态镁密度为1.58g/cm3；（2）凝固体积收缩率为4.2%，相应线收缩率为1.5%；原子叙述12，原子价+2，相对原子质量24.30。热性能：熔点，在标准大气压下，金属镁的熔点是650℃±1℃。沸点在标准大气压下，金属镁的沸点是1107℃±3℃。再结晶温度金属镁的再结晶温
度最低位150℃。再膨胀金属镁固体体积膨胀系数二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6，液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。比热容（C）温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。燃点空气中加热时，金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。
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。这一特点对于现代一些便携类
镁合金发展 针对陕北的跨越式发展目标，提出了建设府谷、神木镁产业基地，推进榆林能源基地资源深度转化，拉长产业链条，加大财政引导资金投入力度，组建省级镁业企业集团，集中力量开展技术攻关，重点发展六种镁合金，加强镁业人才建设 镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，属于国际上列入高度保密的技术。今年年底，中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产，用于航空、航天、能源等多个领域。 据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。 经过两年来的进一步研发，目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果，为产品的推广应用创造了良好条件。 根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。 我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步，先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初，在汽车工业、电子工业发展的带动下，国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区，尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动，发展速度令人关注。 积极稳妥地发展镁产业实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来，在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工
本技术属于金属表面处理技术领域，涉及一种镁合金外壳表面处理方法、镁合金外壳及移动终端。本技术的镁合金外壳表面处理方法，包括表面清洁、上色和干燥；其中，上色过程中所采用的原料包括显色浆料，所述显色浆料按重量份数包括以下组分：乙二醇丁醚25～40份、丁酮5～15份、乙烯基树脂32～48份、纳米二氧化硅12～24份、金属颜料5～18份和色浆5～15份。本技术可以提升镁合金外壳表面金属质感，安全、环保、无污染，克服了对金属或金属化合物类材料的限制，在较低的成本下能实现高量的生产，能够实现真正意义上的工业批量化生产。 权利要求书 1.一种镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，包括表面清洁、上色和干燥； 其中，上色过程中所采用的原料包括显色浆料，所述显色浆料按重量份数包括以下组分： 乙二醇丁醚25～40份、丁酮5～15份、乙烯基树脂32～48份、纳米二氧化硅12～24份、金属颜料5～18份和色浆5～15份。 2.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述显色浆料按重量份数包括以下组分：乙二醇丁醚28～38份、丁酮6～12份、乙烯基树脂35～45份、纳米二氧化硅15～20份、金属颜料8～15份和色浆6～12份； 优选地，所述显色浆料按重量份数包括以下组分：乙二醇丁醚30～35份、丁酮8～10份、乙烯基树脂38～42份、纳米二氧化硅18份、金属颜料10份和色浆8～10份。 3.根据权利要求1或2所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述金属颜料包括金粉、银粉、珠光粉、银浆、铝粉和金葱粉中的至少一种； 优选地，所述金属颜料包括珠光粉和银浆；
优选地，所述珠光粉和银浆的重量比为1：1。 4.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，上色过程中所采用的原料还包括质感浆料； 优选地，上色过程中，先涂装显色浆料，再涂装质感浆料。 5.根据权利要求4所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述质感浆料按重量百分比包括以下组分：异丙醇20％～30％、丙二醇甲醚醋酸脂50％～70％和纳米二氧化硅10％～20％； 优选地，所述质感浆料按重量百分比包括以下组分：异丙醇22％～28％、丙二醇甲醚醋酸脂54％～68％和纳米二氧化硅10％～18％； 优选地，所述质感浆料按重量百分比包括以下组分：异丙醇24％～28％、丙二醇甲醚醋酸脂56％～64％和纳米二氧化硅12％～16％。 6.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，采用喷涂、辊涂或淋涂的方式对经过表面清洁后的镁合金外壳进行上色，优选采用喷涂的方式； 优选地，喷涂的单层涂膜厚度为6～15μm，优选为8～14μm，进一步优选为10～12μm。 7.根据权利要求1所述的镁合金外壳表面处理方法，其特征在于，所述表面清洁的步骤包括：对镁合金外壳进行脱脂处理、超声波水洗、清水润洗、封口剂浸泡和干燥； 优选地，超声波水洗的温度为20～60℃； 和/或，超声波水洗的时间为1～5min，优选为2～4min； 优选地，封口剂按重量百分比包括以下组分：锆氟化钾20％～40％、钼酸铵5％～15％和水
1 / 8 镁合金的发展及应用 摘要：综述镁合金的特点及其在交通、航空航天、兵器方面的应用情况，并结合兵器零件的使用特点和性能要求，分析了镁合金在兵器装备中的应用前景， 展望 关键词：镁合金，特点，发展，应用 1 引言 镁合金的密度很小，是钢的四分之一、铝的三分之二，但镁合金的比强度却大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。但是镁合金的化学活性高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合金的应用受到了很大的限制。 镁合金是重要的有色轻金属材料，具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏 蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，广泛应用于航空航天、 2 镁合金的特点 （1）重量轻:镁合金的比强度要高于铝合金和钢/铁、但略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度与铝合金和钢/铁相当，但却远远高于纤维增强塑料。比强度(强度/密度之比值)、比耐力(耐力/密度之比值)则比铝、铁都要高。在实用金属结构材料中其比重最小(密度为铝的2/3，钢的1/4)。这一特性对于现代社会的手提类产品减轻重量、车辆减少能耗以及兵器装备的轻量化具有非常重要的意义。 （2）高的阻尼和吸震、减震性能:镁合金具有极好的吸收能量的能力，可吸收震动和噪音，保证设备能安静工作。镁合金的阻尼性比铝合金大数十倍，减震效果很显著，采用镁合金取代铝合金制作计算机硬盘的底座，可以大幅度减轻重量(约降低70%)，大大增加硬盘的稳定性，非常有利于计算机的硬盘向高速、大容量的方向发展。 （3）良好的抗冲击和抗压缩能力:其抗冲击能力是塑料的20倍；当镁合金
镁合金压铸技术的最新发展及其应用 镁合金是最轻的工程金属材料之一，具有很好的比强度、比刚度等性能，特别适合制造要求重量轻、强度高、减震降噪的工程结构部件和要求一定强度的壳类零件。镁合金低熔点、低比热及充型速度快等优点极其适合於用现代压铸技术进行成形加工。现代科技和相关产业技术的发展，使镁 合金的应用範围迅速扩展，特别是在汽车工业和电子信息产业中获得大量应用。 本文主要介绍镁合金压铸技术研究、开发、应用的发展状况，希望藉此 促进中国镁压铸技术的发展及其在各个领域、尤其是汽车工业中的推广应用。 概述 长期以来，镁的 80%用於铝合金的添加元素或冶金行业脱氧等、 13%用於铸造合金、 3%用作变形制品。随着科技进步及对镁可贵性的认识，其产品广泛用於航空、航天、汽车配件、电子及通讯等领域。 汽车行业采用镁合金量的急剧增加是拉动镁合金全球用量增加的重要因素，生产商在汽车上应用镁合金零部件不仅是为了减轻重量，更是藉此 来不断提高汽车的性价比，从而加强其在竞争日益激烈的汽车巿场上的 竞争优势。预计 1996~2008 年全球用於汽车零部件的镁量平均每年递 增15%以上，其中，北美增长速度为 30%，欧洲则超过 60%。 欧、美、日等发达国家的汽车制造公司在政府的协调下与科研院所密切 合作，投入大量人力物力，实施多项大型研究发展计划，研究用镁合金 制造汽车零部件。这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上的应用发展。电子信息产业由於数字化的发展，巿场对电子及通讯产品高度集成化、轻薄化及可回收的要求愈来愈高。以前作为主要材料的工程塑料已经无 法满足要求，因此人们把目光投向了镁合金。例如，镁合金具有优异的 薄壁铸造性能，其压铸件壁厚可达 0.8mm-1.5mm，并保持一定的强度、刚度和抗冲击性能。因此，在薄壁、轻薄、抗冲击、电磁屏蔽、散热及环保等方面的要求之下，镁合金成了制造商的最佳选择。近年来，电子信息产业的镁合金消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量的另一重要因素。
半固态触变注射成型镁 合金组织性能分析o c Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
半固态触变注射成型镁合金组织性能分析 摘要：本文对半固态触变注射成型镁合金AZ91D 的组织与性能进行了分析，结果表明，该成形法所生产的镁合金产品的组织及力学性能均优于压铸产品，从而为应用半固态触变注射成型法进行镁合金汽车零部件的生产奠定基础。 关键词：触变注射成型镁合金组织力学性能 1 引言 近年来，随着对绿色、环保等方面要求的提高，镁合金以其重量轻、比强度高、比刚度高、减震性好、耐电磁屏蔽、易回收等特点从众多金属材料中脱颖而出，广泛的应用于航空、航天、电子和汽车等行业。目前，镁合金应用的两大热点产业是电子业和汽车业。一方面，用于“3C” (Computer、Communication、Consumption Electronics Pro ducts)产品的壳体，有逐渐取代可回收性较差的塑料壳体的趋势；另一方面，作为实际应用中最轻的结构金属，镁合金能够满足交通运输业日益严格的节能和尾气排放要求，从而生产出重量轻、耗油少、环保的新一代交通工具。 国内外广泛采用的镁合金成形方法为压铸法。压铸镁合金产品具有尺寸稳定性好、生产率高等优点，但也具有夹杂多、气孔多、成形后难热处理、尺寸近净成形差等不足。采用压铸法制造的零件很难满足诸如用于“ 3C”产品中所广泛使用的薄壁壳体类零件以及用于汽车工业中的高性能镁合金零部件的要求。 同压铸法相比，半固态方法制造的产品具有铸造缺陷少，产品的力学性能、尺寸精度、表面和内在质量高等优点，此外还有节约能源、安全性好、近净成形性好等优点。目前世界上已经成功工业化的镁合金半固态成型技术是触变注射成型技术[1]。长春华禹镁业有限公司是我国最早引进此项技术的厂家，本文利用该公司的触变注射成型机制备试样，对触变注射成型镁合金的组织及力学性能进行了分析，从而为公司下一步进行汽车用高性能镁合金的研究开发作适当的技术储备。 2 半固态触变注射成型技术的原理及工艺过程 半固态触变注射成型技术的原理 在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。半固态成形是在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达～时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形[2～4]。
镁合金的四大主要应用领域 日前介绍了镁合金目前的主要应用领域,主要分四个方面: (1)交通工具上的应用 随着世界能源危机、资源危机与环境污染问题的日趋严重，节能和轻量化已成为汽车工业的重要问题。采用镁合金制造摩托车发动机、轮毂、减速器、后扶手及减震系统等部件，不仅能减轻整车质量、提高整车的加速和制动性能，还能降低行使震动、排污量、噪声及油耗，可提高驾乘舒适度。重庆镁业科技股份有限公司目前已研制出10余种摩托车镁合金压铸件和挤压铸造镁合金轮毂，并组装了镁合金用量为14kg的隆鑫LX150摩托车，开创了我国摩托车大量采用镁合金的先例。重庆镁业和重庆博奥镁业现已形成镁合金摩托车压铸件300万件、镁合金型材1000吨及镁合金1500吨的年生产能力。目前我国已有300多万辆摩托车应用了镁合金，可节省油耗数亿元以上。我国是摩托车生产大国，目前年产量达2500多万辆，连续14年居全球首位，若平均每辆镁合金用量按5kg计算，摩托车工业每年需镁合金约12万多吨。 目前，我国的自行车厂商已将大量镁合金零部件运用于自行车赛车、登山车甚至折叠车等高级车种。首钢远东、重庆镁业、中华自行车、上海交大、南京华宏等国内企业和研究院所都纷纷推出了镁合金自行车样车，其中首钢远东镁合金车型实现了上市销售，重庆镁业的镁合金自行车实现了产品系列化。 (2)电子工业中的应用 镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、刚度和抗撞能力，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求。因此，当前在3C产品如手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、PDA等行业，也已经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用热潮。国内已经建立起了一批专门生产3C产品专用镁合金部件的企业，如青岛金谷镁业公司、长春华禹镁业公司和富士康公司等。
关于镁合金的发展及应用的研究现状的综述 摘要：镁合金在工业生产中已经得到了广泛的应用，这里综述了镁合金的特点及其研究新进展，重点介绍了镁合金在汽车工业、航空航天、现代兵器、核工业以及电子产品等领域的应用，最后展望了镁合金在尖端科技领域中的广阔的应用前景。 关键字：镁合金,应用,特点,新进展,应用前景 Review of the status quo about the development and application of magnesium alloy Abstract:Magnesium alloy has been widely used in industrial production, here reviewed the characteristics of magnesium alloy and its new progress, and focuses on the application of magnesium alloy in the fields of automotive, aerospace, modern weapons, the nuclear industry and electronic products. Finally, outlook the future potential applications of magnesium alloy in the field of cutting-edge technology. Key words:magnesium alloy, applications, features, new progress, the future potential applications 随着航空航天、交通运输、信息产业的发展，新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。在许多领域，传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。 1.镁合金的特点 与其他金属相比，镁合金具有以下特点： (1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，密度在1.75—1.85g／cm3之间，是钢密度的23％，铝密度的67％，塑料密度的170％[1]。镁合金比强度明显高于铝合金和钢，仅略低于比强度最高的纤维增强材料；比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料，具有很好的优越性。 (2)镁合金阻尼性能好，与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同
YF-ED-J3457 可按资料类型定义编号 镁合金压铸工艺、安全操作要点实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
镁合金压铸工艺、安全操作要点 实用版 提示：该操作规程文档适合使用于工作中为保证本部门的工作或生产能够有效、安全、稳定地运转而制定的，相关人员在办理业务或操作设备时必须遵循的程序或步骤。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着镁合金压铸的兴起与发展，对镁合金 的压铸工艺和安全操作要点进行探讨，有利于 安全、优质地生产。针对镁合金的不同特点， 应该有特别的防护措施及设备。有的工厂仍用 传统的普通冷室压铸机进行镁合金压铸件的生 产，在生产中存在着潜在的危险及隐患。 1、压铸工艺 镁合金的压铸工艺同其他合金的压铸工艺 相似，但是由于镁合金的不同特性，在压力、 速度、温度及涂料的应用上又有着不同的地
方。 1.1压力 镁合金压铸分热室和冷室两种形式,压铸时压力也不同,热室机的压射比压在40MPa左右,冷室机的比压要高于热室机,通常的比压在40-70MPa. 另外重要的一点是增压建压时间,由于镁合金的凝固潜热低,镁合金在模具内的凝固时间要比铝合金的短的多,如果增压时间太晚的话,浇口和型腔的金属液已经凝固,增压也就失去意义.所以建压时间是衡量镁合金压铸机性能的一个重要因素,大部分压铸机的增压建压时间都在60ms以上,这时浇口的镁合金已经凝固,增压的压力无法传到模具型腔里面,优秀的压射系统建压时间通常在20ms以内.
镁合金表面处理的研究现状 一.概述 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。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。 但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。 二.表面处理方法 1.电镀和化学镀技术 镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。 镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。 2.化学氧化技术 镁合金化学氧化处理是指用氧化剂在镁合金表面生成一层薄且致密的氧化膜。覆盖在基体表面的氧化膜比自然形成的氧化镁层更致密，因此，该氧化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能，同时，还能作为镁合金涂装的底层，增大涂层的结合力。 铬酸盐处理虽然具有良好的效果，但是铬酸盐对环境污染大，对人体毒性高。在不久的将来，铬酸盐处理工艺将会被环保、无毒的处理方法如钼酸盐、高锰酸盐和P-Ca复合磷酸盐等处理工艺取代。用钼酸盐氧化法在Mg-8Li合金表面生成一层致密、均匀的氧化膜，然后再用传统的化学镀镍法制备一层结合力好的Ni-P合金层，使基体获得了良好的耐蚀性能。磷酸盐-高锰酸盐处理是一种环保、低成本的化学氧化法，但是该方法有较为明显的缺陷：在用该法处理含铝的镁合金时，氧化反应会优先发生于β-Mg17Al12相，因而不能在整个镁合金基体表面生成均匀、覆盖度高的氧化膜层，这在一定程序上影响了其提高镁合金基体耐蚀性的效果。 一种新型的P-Ca复合磷酸盐处理工艺，它能在镁合金表面形成含有Mg、Al、Ca等元素的复合磷酸盐保护膜。该膜层与基体金属结合牢固，具有类似于铬酸盐膜层的耐蚀性能。
镁合金： 镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。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，高强度、高刚性。 发展： 得益于中国汽车工业和3C等行业的转型升级及其中国经济地位的显著提升，镁合金行业令市场看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，对促使镁合金的广泛应用将是利好消息。 2015年，国内汽车用镁合金将达到68kg/辆，而同期我国汽车销量将突破2800万辆，乘用车销量将达到1960万辆，自主品牌汽车企业通过产业兼并、技术研发和市场渠道开拓等因素作用，销量将突破1000万辆。 与此同时，镁合金在医药化工和航空航天工业领域的应用也将得到成长。由于下游终端汽车消费市场的稳步增长，预计2015年，全球镁合金市场为600万吨，年均复合增长率(CAGR)为20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁合金的应用)。
此外，作为有色金属合金行业的子行业，镁合金行业在中国制造工业的的升级过程中得到实惠。作为资金、材料密集型行业，原材料价格的稳定和较低水平、铸造件行业的整合集中、技术研发的进步等都将较为有利于镁合金行业的发展，市场较为看好。 基本简介： 特性 密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好、耐蚀性能差、易于氧化燃烧、耐热性差。 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 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。 产品特点： 加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 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。 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
表面工程技术 镁合金表面处理国内外研究应用现状Magnesium alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号： 3110706055 指导教师：张松立
2014 年 6 月 摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括 化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积 与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁 合金表面处理的发展趋势作了展望。 关键词：镁合金表面处理涂层 引言 镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。但镁合金 因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好 的减振及导电、导热性能而备受关注。镁合金从早期被用于航天航 空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方 面的应用有了很大发展。但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、 镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。在某种程度上又制约 了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当 今材料发展的重要课题。 镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收 等优点。以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿 色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。 但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用， 采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。 一、微弧氧化处理 微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是 一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。该工艺是 在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子 弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷 却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。与普通 阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨 性有了较大提高。目前, 微弧氧化技术主要应用于Al、Mg、Ti 等有 色金属或其合金的表面处理中。镁合金微弧氧化技术所形成的氧化
重庆科技学院 课程结业考试（论文）题目半固态镁合金成形技术概论 院（系）冶金与材料工程学院 专业班级材料工程技术08-02 学生姓名刘明强学号2008630578 任课教师孙建春职称讲师 评定成绩___ _ __ 评语： 年月日
半固态镁合金成形技术概述 姓名：刘明强学号：2008630578 摘要：半固态镁合金制备是在20世纪末新起的最新制备镁合金的技术，半固态技术被认为是21世纪最具发展前途的近终成形技术之一［1］。本文旨在为大家阐述半固态镁合金成形技术的基本概论，包括镁合金的相关阐述（性能、应用、加工技术等）；半固态成形技术的概念，半固态金属浆料的制备，以及半固态加工材料的制备技术等；重点是镁合金与半固态成形技术的结合，包括半固态镁合金浆料的制备，半固态镁合金材料的制备，半固态镁合金材料的热处理，半固态镁合金成形技术的国内国外现状和未来展望，同时阐述半固态镁合金制备的优缺点。 关键词：半固态、镁合金、浆料、半固态成形、流变成形 前言：镁及镁合金作为一种新型的应用材料，近年来已广泛应用于军用、民用领域，如在航空航天、航海、通信、医疗、广播电视、音响影像器材、微电子技术、光学仪器等领域内，在汽车、摩托车、工具、家电电器、手机、计算机及电子设备等制品中都可看到镁合金的终极，在炼钢脱硫、铝合金生产、防腐工程中都离不开镁原料。在汽车行业，上海汽车集团公司、一汽集团、东风汽车集团、江铃汽车公司等国内大的汽车公司均开始使用镁制零部件。根据相关研究，汽车单车自重没减轻100Kg，每百公里耗油可减少0.7L左右，每节省1L燃料可减少二氧化碳排放量 2.5g。而通过镁合金零部件的使用可有效的实现汽车轻量化目标。镁合金应用于交通工具，除减中和降低油耗，还可以提高整车加速、制动性能，还能降低行驶振动和噪声，提高舒适度，可以加快散热，使发动机的综合性能提高一个档次，具有良好的经济效益。 镁合金的半固态成形目前是各国研究的热点：Ya-no Ei ji等利用余热的冷却斜槽近液相线铸造或得了半固态AZ91D镁合金组织；J M Kim等利用两步加热法得到了半固态AZ91镁合金浆料；Czerwinski F开发了半固态加工与挤压、喷射成形结合在一起的心的镁合金加工技术，一Mg-9% Al-1%Zn为例分析力组织性能变化规律；Chen J Y和Fan Z研究了半固态浆料的流变模型；Koren Z等研究了AZ91和AM503镁合金半固态热压铸和冷压铸成形。［2］ 可以看到镁合金半固态的研究虽然很多，但主要之中在浆料制备、二次加热重熔、触变成形几个方面，仅有几个流变成形研究也只是在实验室，工艺还不成
变形镁合金及其成形工艺 镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。目前，镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。这些工艺生产的产品，存在着组织部太致密、成分偏析，最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾，不能充分发挥镁合金的性能优势。研究和实践表明，塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同时，很多领域重要结构材料需要用的板材、棒材、管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取，而不能利用铸造等工艺来生产，所以，变形镁合金及其成形工艺的研究越来越受到重视。 但是，由于镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），塑性较差，成形困难，成材率低，加之人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张甚至是错误的认识，导致变形镁合金没有得到大规模应用，变形镁合金及成形工艺的研究没有引起足够的重视和深入的开展。目前变形镁合金的板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天及军事等高端领域或部门，没有普及到一般民用领域。在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下，急需加快研究步伐，转变观念，以推动变形镁合金镁在民用领域的应用。本文旨在总结变形镁合金及成形工艺的成果，探讨变形镁合金及其成形工艺的研究方向。 变形镁合金的合金系 变形镁合金主要分为四个系列(美国标准)：AZ系列(Mg－Al－Zn)，AM系列(Mg-Al-Mn)，AS系列 (Mg-Al-Si)，AE系列(Mg-Al-Re)。中国变形镁合金牌号为MB系列。几个主要工业发达国家的变形镁合金标准及牌号见表1所示。变形镁合金以AZ系应用最为普遍，其中又以MB2应用最为广泛。需要指出的是变形镁合金中MB2的合金成分与AZ31B不同，其力学和成形性能比AZ31B稍差些，介于AZ31B和AZ31C二者之间。 表1 变形镁合金牌号对照表
镁合金的表面处理 镁合金的表面处理 刘祖明黎前虎 摘要：综述了镁合金的腐蚀机理及腐蚀防护研究的现状、进展与问题。重点介绍了压铸镁合金制品的表面特性、表面处理原理、工艺、应用实例及未来发展方向。关键词：镁合金腐蚀与防护表面处理 0 前言 以质轻和可回收为应用特点的镁合金，日益成为现代工业产品的理想材料，特别是汽车零部件的大量应用，电讯产品向轻、薄、短、小方向发展的需求，使得这种新兴材料的发展呈现极为乐观的前景。 随着现代科技的发展，曾经困扰镁合金产业的相关技术问题如压铸问题、回收问题已经相继得到解决，镁合金产品后段工序——表面处理技术亦取得重大进展，这使得镁合金的应用范围不断扩大，使用量也迅速增大，镁产业正以几何级数高速增长。
适当的表面处理能使产品具有保护性和装饰性，并可赋予某些特殊功能。对于活泼的镁来说，通过表面技术获得较高的装饰性和功能性肯定重要，而提高其防腐蚀性能则是现阶段最最重要的一面。 １镁合金的腐蚀与防护 1.1 镁的性质 镁元素符号Mg，原子序数为12，电子结构为2-8-2，标准电极电位很负（-2.36V），较易失电子而发生氧化反应，从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，在腐蚀性介质中很容易发生严重的腐蚀。镁合金自然形成的氧化膜疏松多孔，以MgO、Mg2+为主要成份的膜的致密度系数为0.8左右（<1），对基体的保护能力较差，不适用于大多数的腐蚀性环境。 1.2 镁合金的腐蚀方式 镁合金的腐蚀方式通常有两种情况：一是在一般环境中的腐蚀，称“一般腐蚀”或“环境腐蚀”，也称“化学腐蚀”，二是在原电池环境下产生的“电化学腐蚀”。暴露在干燥的空气中时镁合金表面会形成一层很薄的膜，这层膜在没水接触的情况下很稳定，此时就不会发生腐蚀现象。但在实际操作环境中可能会与水或水气接触，这时就会导致膜（表面）的颜色变深（从浅灰到深灰）。如果进一步暴露在液态水和空气中，就会继续跟空气中的CO2与H2O反应生成碳酸盐，使这层膜变厚。一般情况下这层膜足够稳定，具有一定的保护性，此时不需要作任何
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