上海隆司新材料科技有限公司
第6年
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来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2024-05-14 13:09:59 [举报]
镁合金是迄今为止开发的轻的金属结构材料，具有低密度、高比强度、高比刚度及可回收性等优点，在交通、医用及电子等工业领域中具有广阔的应用前景，尤其在汽车上的应用具有很大潜力。近年来，高温镁合金在许多领域呈现出的应用潜力，提高镁合金的高温性能已成为镁合金应用的关键问题。
锑元素的添加对镁合金力学性能有着显著的成效，因此近年来备受科研工作者的关注。Mg–Al合金仍然是目前值得深入研究的代表性轻合金，具有很好的应用前景，元素Sb作为工业上常用的变质剂，因加入镁合金中可以形成Mg3Sb2相而广受关注。Sb元素的加入使Mg3Sb2颗粒相形核，从而使Mg2Si金属间相的形态由汉字状变为多边形，改善了其拉伸性能。
因此，与基体合金相比，向镁合金中添加锑元素可以改善合金的微观结构，从而提高合金抗拉性能和韧性。而元素Sn和Si在元素周期表中属于同族元素，元素Mg和Sn可以形成Mg2Sn相。Sb元素的加入可使细小的Mg3Sb2颗粒分布在晶界细化Mg17Al12析出物中，形成良好的微观组织结构而改善其抗拉性能。有研究人员报道，由于Mg3Sb2相可以作为熔体的异相成核中心，Sb元素的添加可显著细化α–Mg基体相的晶粒尺寸。
有研究结果表明，Sb元素的加入可以降低镁合金的织构，细化Mg–9Al–5Sn镁合金的晶粒，具有较好的室温力学性能，该合金体系中有Mg2Sn和Mg3Sb2等稳定的高温合金相，因此推测该合金体系将呈现良好的高温性能，每种晶格类型的金属都有特定的滑移系，滑移系数量不同，晶体结构不同，滑移系也不相同；晶体的滑移系越多，滑移越容易进行，塑性也就越好。
镁合金属于对称性低的密排六方晶格结构，室温滑移系少，室温塑性变形能力较差，这成为限制镁合金应用的因素之一，镁合金在高温变形时，随着温度的升高可以开启一些其他滑移系（如非基面滑移系、
目前，我国工业领域普遍采用镁锆中间合金作为晶粒细化剂，市场现有产品存在锆元素细化效率低（低于40%）、锆颗粒大量沉积、细化剂成本高、杂质含量高以及细化工艺操作不稳定等诸多问题，给实际工业应用带来不小困难。
“镁合金的晶粒尺寸控制技术是对镁合金材料性能调控的根本、显著的技术方法之一，锆元素和稀土元素均为镁合金的有效细化元素，如何充分发挥好这些元素在合金中的作用，是我们一直研究的。
基于前期针对稀土和锆元素对镁合金耦合细化机制的研究成果，包头稀土研究院辅之以全新的冶金工艺制备方法，让分布更密集、体积更小的锆粒子为镁晶核提供更多的附着机会，同时稀土元素加强了结晶过程中镁晶核在锆粒子表面的附着能力，可以实现镁合金晶粒的率细化。
数据显示，稀土镁锆晶粒细化剂中的细化粒子尺寸较传统降低2/3，纳米级颗粒含量占粒子总量的60%以上，颗粒之间无团聚现象。合金材料经细化后，晶粒尺寸可再降低20%，达到35微米以下，晶粒细化效果显著，更细的晶粒将为材料带来更好的力学性能。
目前该产品已经完成小规模生产工艺的研发，产品已经客户使用验证，产品细化效率大于80%，成本较传统镁锆晶粒细化剂降低20%以上。
这项技术对稀土镁合金铸锭产品的产业化意义非凡，它可以有效地减少产品内外金属颗粒的不均匀性，让内外合金颗粒大小基本保持一致，地提高合金的应力水平，让合金更。”
节约成本，性能等同现有材料
伴随新能源汽车以及国内5G通讯的高速发展，更轻、散热性能更好、耐腐蚀性能的轻合金材料市场需求强烈，但对应性能的要求也越发苛刻。
“针对内蒙古地区特有稀土资源优势，我们对镧、铈等稀土元素对镁合金散热性能的作用机制进行研究，开发出系列低成本散热稀土镁合金工程材料，综合性能已等同于现有铝合金散热材料，散热器件的制作成本相比铝合金节约5%以上。”
基于稀土对镁合金散热性能的作用机制和对镁合金的晶粒尺寸控制技术的突破，包头稀土研究院在半连续铸造及冷室压铸的产业化方面取得了新突破。
目前，半连续铸造技术，突破熔体净化细晶技术、低频电磁铸造控制技术、自流式浇铸控制技术等技术，经过技术集成，突破性解决大尺寸稀土镁合金棒材内应力大、径向晶粒尺寸差异大、力学性能不均等技术难点。这项合成技术代表国内的镁合金材料半连续铸造技术，为后续大尺寸、锻造轮毂以及挤压型材的低成本化奠定了技术与产品基础。
包头稀土研究院引进内蒙古地区科研院所中的大吨位冷室压铸系统QC-830，现已实现工业常用泵机电机外壳的压铸制备，具备了300吨/年稀土镁合金薄壁器件制备能力，相比传统重力铸造、砂型铸造等方式，综合效率提升30%，仅人工成本支出一项降低幅度达60%，对稀土镁合金材料的下游终端应用起到有力推进作用，稀土镁合金压铸技术与产品终端市场未来可期。
对未来的技术研发，胡文鑫表示，研发团队将面向通讯工程及民用电子行业的散热镁合金与功能性镁合金材料进行研究；对镁合金材料的低压铸造、半固态成型等加工成型技术进行研发，实现对应器件与制品的示范化应用。
镁合金作为21 世纪绿色金属材料，镁合金在交通工具轻量化进程中具有大的市场空间，镁合金具有质量轻、阻尼性能好、减振降噪性强、导热性好、可回收等优点，因此镁合金被运用在轨道中，下面小编就给大家讲讲镁合金的轨道运用。
镁合金在常温下锻造容易脆裂，锻造温度须在200～400摄氏度之间。但镁合金在高温下，尤其在超过400摄氏度时产生腐蚀性氧化及晶粒粗大，锻造温度范围较窄。
而镁合金导热系数较大，几乎为钢的2倍，特别是因为镁合金密度小，热容量小，接触模具后降温很快，塑性降低，变形抗力增加，充填性能下降，因此镁合金适合采用等温锻造。
道交通车体重量一直是有关使用者关注的，在同等牵引动力的前提下，只有减轻车体重量，才能使列车增加有效载荷，列车起动、制动距离才能缩短，运行速度才能更快。
高硬度镁合金挤压棒
因而寻找更轻的金属材料减轻车体重量，已成为节能降耗、减轻环境污染的选择，我国的资源结构、环境压力、对轨道交通车体轻量化的需求更为迫切。
轻量化材料中的优势使镁合金在轨道客车应用潜力，我国某些研究机构和主机厂对镁合金在列车上的应用做了许多研究和实验，如使用AZ91D镁合金替代动车组PA塑料制作小桌支臂减轻列车重量。通过测试得出，镁合金小桌支臂可以完全满足国内动车组使用需求，亦可满足动车组的轻量化设计。
现阶段轨道客车镁合金应用的主要研究目标是在大部分非承载零部件上使用镁合金材料替代铝合金，在使用成熟后再发展到承载零部件的应用。
镁合金棒材可广泛应用于航空航天、高铁、3C数码、汽车零部件、LED、电动工具、自行车等领域，下面一起来看下镁合金棒材棒材的熔化工艺。
镁合金棒材的熔化工艺
1. 可将镁锭预热到150℃以上的预热熔炉
2. 加锭到熔化炉中的设备
3. 一个熔化系统
4. 熔炉的坩埚为中碳钢，外包一层耐热钢；
5. 料液的传输采用电加热的不含镍耐热钢管完成
6. 将料液加入压铸机内可通过下列各设备进行，如手动给汤、虹吸管、气泵、活塞泵、电磁泵等；
7. 熔炉上配有盖子。上面有必需的温度测量、液面控制、输料管、给汤泵、保护气体系统，以及用来检查及清洁熔炉的开口。
镁合金棒材的预热温度为150℃~350℃。水的沸点为100℃，所以低为150℃，随着温度的升高，镁合金棒材的化学性质越来越活跃，很容易发生化学变化（氧化）。当镁合金棒材加热到350℃时，应加保护气体保护。
镁合金棒材熔炉：镁合金棒材可在用电热丝、油或气加热的熔炉中熔化。因气价低廉，美国普遍使用气热炉。然而，因为气热炉上垢块会导致坩埚磨损及水气形成的弊端，现正大量使用电热炉。在欧洲，电热炉占主导地位。电热炉操作简单，能控制温度。在熔炉内部和发热元件附近都安装了热电偶来防止过度加热。
镁合金的挤压成形都是在热状态下进行，挤压方法有正向挤压法，也可以采用反向挤压法，但绝大多数挤压镁材即约90%以上的镁合金挤压材是用正向挤压法生产的。
挤压是指对放在挤压筒中的锭坯的一端施加压力，使之通过模孔以实现塑性变形的一种压力加工方法。
其优点如下：
1）挤压具有比锻造、轧制更为强烈的三向压应力状态，金属可发挥大的塑性。对塑性变形能力较差的镁合金尤为重要，通过挤压，可有效细化镁合金的晶粒组织，提高合金的强度和塑性。
2）挤压工艺灵活，操作方便，在一台设备上仅通过换模具即可生产各种板，管，棒，型材，使各种形状产品在一道工序成形。挤压是适合市场需要的多品种，多规格，小批量，短期交货的生产方式。
3）生产尺寸精度高，表面质量好。
AQ80是在AZ80合金基础上添加了金属Ag，特点是比强度高、耐热性能好。一般为铸造件直接进行机械加工或者采用锻造件进行加工或者挤压成形。
分类：AZ80属镁铝锌系合金中高含铝量合金，高含铝量具有较高的强度，但其塑性成形能力较差，
化学成分：
执行GB/T5153-2016《变形镁及镁合号和化学成分》国家标准，具体如下：
产品类型：
铸造圆棒、铸造扁锭、挤压棒材以及锻造产品等，常用规格如下：铸造圆棒：φ160/250/300/320/420/480mm，铸造扁锭：300*800mm（横截面尺寸），挤压棒材/锻造产品根据实际需要进行加工。
镁合金锻件的几大优点？
镁合金锻件的密度仅为铝合金的2/3，钢的1/4。比强度和比刚度优于钢和铝合金，远工程塑料。因此压铸镁合金是众多轻量化结构材料中的选择，在应用领域可以与上述材料竞争。因此，在使用时有利于减振降噪。例如，在35MPa的应力水平下，镁合金AZ91D的衰减系数为25%，铝合金A380仅为1%。在100MP应力水平下，镁合金锻件AZ91D、AM60、AS41分别为53%、72%、70%，而铝合金A380降幅仅为4%。镁合金锻件具有密度低、强度高、韧性好、热容量相对较小、切削加工性优良、重量轻、可回收利用等优点。但是镁的强度比较高，会增加很多的强度和刚度。
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