上海隆司新材料科技有限公司
第6年
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第6年
来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2024-05-08 12:36:02 [举报]
从金属变形的的主变形方式可知，轧制的主变形方式是双向延伸、一向压缩的，因此，轧制不利于充分发挥镁合金的塑性能力，镁合金轧制板带材轧制工艺并不是一种主要的工艺，在镁及镁合金的半成品产量中，平轧材也不是多的。在书面材料中，不宜把“轧制”写成“压延”，因为在国标GB/8005.1中并没有“压延”一词，只有“轧制”一词；同时，在商务印书馆出版的第3版《新华大字典》中也无“压延”一词，只有“轧制”。
镁及镁合金晶体结构为密集六方晶格，塑形变形能力不强，所以轧制板材时多采用塑性较高的AZ31和M1A合金。铝合金及铜合金晶体都是面心立方晶格，有很高的塑性，可轧成很薄的箔材。板材可按其厚度分为厚板与薄板，对铜合金及铝合金来说，厚板是指厚度＞6mm的板材，现在航空航天工业用的铝合金厚板厚度已达250mm；≤6mm的板材称为薄板。对镁合金板材来说，一般把原度11mm～70mm的称为厚板，厚度≤10mm的称为薄板。
由于镁合金的变形能力有限，为使锭坯获得大的变形量和减少裂纹产生，大都进行热轧，热轧温度300℃～450℃，可根据合金选择温度，热车道次压下率为10%～30%，铝合金的热轧道次压下率可达50%。在镁合金热轧时，若轧件温度降到315℃，则需要重新加热，以热轧的进行。
在挤压出模口或脱模后可对高温挤压材进行在线淬火，也可以精整后进行离线淬火。淬火后的挤压材具有细小的弥散显微组织，人工时效后，力学性能可有较大提高。
挤压镁合金的使用状态为T5、T6、F。T5为在线淬火后再进行人工时效的状态。T6为固溶处理与人工时效状态。固溶处理不但可提高材料强度，使其韧性大化，还可以改善抗震性能。固溶处理后再进行人工时效，可使材料强度性能大化，但韧性有所下降。F为原加工状态，即挤压状态，挤压后不进行任何热处理。
ZK60、WE43、WE54合金挤压材的热处理状态为T5、T6。ZK系列合金挤压材不但有高的力学性能，而且各向同性得到改善。WE系材料的室温力学性能对热处理不敏感，但能提高其高温稳定性。AZ61合金和AZ80合金挤压材也有时效强化作用，经T5或T6处理后，强度性能虽稍有提高，但塑性却大幅下降。ZK系列合金挤压材既有高的强度又有良好的塑性，没有必要进行热处理。
镁合金在热加工、矫直和焊接后都残留着应力，需进行退火，以消除应力。挤压镁材与轧制硬状态板材焊于一起时也进行退火，以消除残余应力；减少扭曲变形，在150℃加热60分钟即可消除应力，不需要在260℃退火。挤压镁合金的退火制度：AZ31B、AZ31C，345℃；AZ61A，345℃；AZ80A，385℃；ZK60A，290℃；保温1小时至数小时。
挤压镁合金材料消除应力退火规范见表1。若合金的Al含量大于1.5%，这种处理是的，不但可防止变形，而且更重要的是可以预防应力腐蚀开裂。镁合金挤压材的固溶处理及人工时效制度见表2。AZ71A合金材料固溶处理后，于65℃水中淬火或于其他冷却强度相当的介质中淬火。其他镁合金材料固溶处理后可在静止的空气中冷却，即可以达到淬火效果。
务必注意，淬火时冷却介质不可直接接触挤压模，以免模具开裂；淬火后应对材料进行精整矫直，可采用辊矫，也可以压力矫或拉矫，但拉矫相当困难，而辊矫则十分方便。断面形状简单的角材、槽材、工字材、圆管和带内筋的圆管都可以辊矫。拉矫可确保材料的直线度，但要在加热状态下进行。挤压材料的矫直温度为200℃～225℃，变形量应≤3%。在矫直截面厚度≤10mm的薄材料时，宜采用接触电热法加热，加热5秒~2分钟；而对截面厚度大于10mm的材料，宜利用挤压后的余热进行即时矫直。
在挤压镁合金时，应特别注意安全：应及时清除锯切锭坯上的大小毛刺，因为它们极易燃烧，锯切时也有着火、爆炸的危险；积存的切屑应及时清除，当切屑粒子小于80m时，环境则相当危险，工作人员切勿大意。
ZK60A合金挤压材
ZK60A镁合金是一种不含Al的Mg-Zn系合金，含Zn4.8-6.2、Zr 0.45，共余为Mg，Zr的含量一般为0.5%。F及T5状态挤压材的室温平均弹性模量44.8GPa。室温抗拉强度/伸长率：F材料的340MPa/14%，T5材料的305MPa/11%；室温屈服强度：F材料的360MPa、T5材料的305MPa。
ZK60A合金挤压材纵向试样回转梁（R=-1）轴向负载（R=0.25）的室温疲劳断裂试验结果见图1-图4。
ZK60A合金锻件
ZK60A-T5合金锻件的回转和弯曲梁（R=-1）疲劳强度见图5及图6，纵向试样，带切口，Kt=2，经机加工和抛光，试样取自车轮轮缘。
弹性模量室温平均值44.8MPa、室温抗拉强度/伸长率305MPa/16%、室温屈服强度205MPa的ZK60A的切线和轴向轮缘回转和弯曲梁试样的室温疲劳强度见下表，试样经抛光。
在镁合金的应用产品中，压力加工产品、铸造产品以及非结构应用呈三足鼎立之势，自镁实现工业化应用以来,镁在冶金工业(配制铝合金、钢脱硫、球墨铸铁等)中的应用占50%-65%,加工镁及镁合金半成品(板、带、管、棒、型材)材料的占比很小,仅为1%-1.6%，挤压材(管、棒、型材)占的比例更小，只有0.4%-0.8%。因此，每年须进行表面处理的挤压镁材量不多。挤压镁材的表面处理方法有氧化着色、阳极氧化、电镀等。
挤压镁材的氧化着色
挤压镁材氧化着色工艺流程及参数见表1，其预处理(脱脂、水洗、酸洗、光亮蚀洗)及氧化处理后的水洗等处理与前面介绍的相同。
槽液配制与管理
根据槽的容积计算所需的化工产品，加水至1/2容积，将化工产品一一加入槽中，对除油槽与氧化槽加热、开风机、搅拌,而对酸洗槽与光洗槽在室温下开风机、搅拌。搅均后加水至规定容积，再搅拌均匀,取样分析，试氧化，合格后方可正式生产。在使用期间应定期对槽液成分进行化学分析。
氧化膜缺陷修补
挤压材表面上的氧化膜应均匀、牢固，若检查不合格，可作如下修补：
清除不合格膜层，重新处理。
局部清除有缺陷的氧化膜,再用补色液着色，常用的补色液见表2。用汽油或工业酒精擦净油污后,用玻璃砂布轻轻打磨，露出干净的镁，以压缩空气吹净粉尘，用浸以酒精液的纱布擦净表面，晾干后用缠锦纱或棉花的玻璃棒或木棒,蘸上氧化液在表面上反复涂擦约35s，晾干后即可。
目前镁合金制造工艺技术能够有效的实现利用镁合金制造集成性能较高的车辆结构构件，一方面，镁合金具有良好的铸造性，加工条件较为简答，加工工艺简单，且加工有效性较高，不易产生废品；另一方面，镁合金较高的阻尼系数，能够增添汽车结构的抗震性，十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。目前，镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用，例如在车辆的传动系统中，在离合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中，车门内衬、仪表板、车灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远国内汽车制造业，例如品牌兰博基尼、保时捷等都采用了镁合金减重设计，其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由于国内基于汽车安全性的考虑，对于镁合金材料的应用情况较少，仍多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。
现阶段镁合金在汽车上的应用主要集中于车身、发动机和内饰件3大部分，产量持续快速增长。欧洲范围内，60多种汽车零部件已采用镁合金为材质，车用镁合金铸件的使用量正在以年均25%的速度增加；北美是世界上镁合金在汽车中用量大，使用和研发中的镁合金零部件有100多种；日本汽车业在越来越多的零件上采用镁合金材质，包括变速杆、座椅架等。大众公司的帕萨特、奥迪A4和A6等汽车的齿轮箱壳体使用AZ91D镁合金，比铝合金部件减重25%。美国福特、美国通用、日本三菱等汽车公司已采用镁合金零部件替代原有的铝合金汽车零部件和塑料零部件，包括：发动机壳体和盖、变速箱壳体和盖、离合器壳体、液力变扭器壳体、发电机托架、刹车踏板支架、车身壳体框架、车门、车轮、方向盘、仪表盘、后桥驱动器、转向节、座椅支架、把手等100多种零部件。
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