镁合金压铸与其它金属的压铸一样,在压铸过程中镁合金液以高速的紊流成弥散状态充填压铸型腔,使腔内气体无法排除,形成高压微孔或溶在合金内。这些气孔在高温下会折出或膨胀导致铸件变形或者面鼓包。因此用传统的压铸方法生产的镁合金压铸件与其它合金压铸件一样,不能进行热处理强化,也不能在较高的温度下使用。为了消除此缺陷,提高压铸件的质量,扩大压铸件技术的使用范围,近年来研究开发了一些新的压铸技术,如真空压铸,半固态触变压铸技术等。
轻质合金中添加纳米颗粒能够提高材料的力学性能,得到了研究者的广泛关注。轻质合金具有非常高的应用前景,而合金的力学性能很大程度上决定了材料的应用广度和深度。目前常用的纳米颗粒有sic,al2o3,tib2,y2o3和aln等。这些纳米颗粒对合金的显微结构和性能具有显著影响。但是其具体的作用机制还不明确。本文采用高能同步辐射x射线3d原位表征手段,揭示了纳米颗粒对凝固过程中的枝晶生长速率和枝晶形貌转变的影响,通过定量化的分析阐明了sic纳米颗粒对镁合金晶粒的细化机理,即:促进晶粒形核和抑制枝晶生长。
冷室压铸机应用更广,美国prince公司于2000年生产出一台锁型力达13.72mn的世界先进的大型镁合金冷室压铸机,该件集熔化、压铸于一体,并采用了取件机器人。冷室压铸机适于生产壁厚较厚质量较重的制件,例如奥迪汽车公司的尺寸为1440x3.5mm,重量为4.2kg的汽车仪表板,是在装有自动浇铸机构,锁型力为24.50mn的冷室压铸机上生产的。美国通用汽车公司的尺寸为1470x300x2mm的直角承梁,重1.8kg用m60b镁合金在锁型力为21.56mn的冷室压铸机上压铸而成。此外,如汽车座椅、框架、汽车轮毂等产品均是用冷室压铸机生产的。据报道,在1992年,美、日用于生产镁合金铸件的冷、热室压铸机就超过了160台。我国台湾省近年来镁合金压铸事业发展也很快,到2001年厂商数已有40余家,拥有冷、热室压铸机超过220台,年产8600吨镁合金制品。据报道,目前我国大陆的镁合金压铸件生产企业只有8家,在建的8家,远远落后于国内、外的发展需求。
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。它是实用金属中的轻的金属,高强度、高刚性。
镁合金比重在所有结构用合金中属于轻者,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。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。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,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。在相同载荷下,减振性是铝的100倍,钛合金的300~500倍。电磁屏蔽性佳,3c产品的外壳(手机及电脑)要能够提供优越的抗电磁保护作用,而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。质感佳,镁合金的外观及触摸质感极佳,使产品更具豪华感,而且,在空气中更不容易腐蚀。
镁合金的散热相对与合金来说有的优势,对于相同体积与形状的镁合金与铝合金材料的散热器,某热源生产的热量(温度)镁合金比铝合金更容易由散热片根部传递到顶部的速度,顶部更容易达到高温。即铝合金材料的散热器根部与顶部的温度差,比镁合金材料的散热器小。这意味着由镁合金材料制作的散热片根部的空气温度与顶部的空气温度温度差,比铝合金材料制作的散热片大,因此加速散热器内部空气的扩散对流,使散热效率提高。因此,相同温度,镁合金的散热时间还不用铝合金的一半。
轻质镁合金成型技术的研究越来越为人们所重视。作为一种新型结构材料,镁合金具有很多优点,如密度小,导热性好,可塑性及抗电磁波干扰能力强等[1]。正是由于这些优点的存在,才使得镁合金在航空航天、交通运输、信息产业有了长足的发展空间,其地位和作用是其它材料无法替代的[2,3]。镁合金在压铸工艺方面的研究为成熟[4],而连接技术一直发展缓慢,主要是由于在空气中镁合金极易形成一层疏松的氧化膜,如果事先清理不净,就会将氧化镁及杂质引入焊缝,降低焊接接头的性能,从而导致焊接工艺的复杂化
镁合金切削加在镁合金加工过程中有着很大的作用。,同时也容易出现安全问题的地方,值得我们注意。所以在生产过程中必须要把握好切削工艺的速度。否则容易出现损失。因为切削速度越快,产生的切削热就越多。这会产生什么影响呢?原来切削的速度不同,它所释放热量会使得镁合金表面氧化,变成黑色,从而影响美观。这对从事加工镁合金的人来说是特别大的损失。
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
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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。
镁合金由于具有轻质高强、易于回收等一系列独特的优点,而备受人们关注,与传统工程材料相比镁合金具有广阔的应用前景。然而在镁合金实际应用过程,许多结构件需要进行焊接加工。由于熔点低、热膨胀系数大、导热快等特点,镁合金的焊接性能比较差,焊接接头软化问题成为制约镁合金广泛应用的瓶颈之一。深冷处理作为材料改性的一种新方法,与其他传统方法相比具有许多优点,并且已经得到了相当广泛的应用。但有关深冷处理提高有色金属各种性能的工艺方法和微观机理还不是十分清楚。
肖承慈
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