滨海新区镁合金产品材料镁合金厂

来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2024-05-15 14:08:19 [举报]

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。

镁是结构性金属中轻的一种，具有高强度对重量比﹐可取代传统上运用钢、铸铁、锌合金甚至铝合金的地方。除此之外镁合金棒材还具有﹕(1) 优良的导热性、吸震性﹔(2) 抗EMI电磁波﹔(3) 尺寸稳定性高﹔(4) 可回收，被誉为绿色工程材料。镁合金棒材以上得天厚的特性使之成为工业产品中制造结构零件的优选材料之一，主要用于制造轻而强度高的对象。镁合金棒材压铸件的应用领域以笔记本计算机、照相机和摄相机产品（统称为3C产品）为主。

相比压铸件，挤压铸造件具有更好的力学性能及表面质量，本项目研发的挤压铸造镁合金棒材管件直径可达300mm，壁厚2~4mm 长度可达1m，AZ31 系列的镁合金棒材挤压铸造管件具有良好的力学性能，抗拉强度大于270MPa，屈服强度大于180MPa，伸长率大于15%。可应用于轴承保持架等产品。镁合金板材的主要因素有两个：一个是大部门镁合金的室温塑性变形能力较差，且轧制板材中存在严重的各向异性;二是镁合金板材制备工艺不够成熟，力学性能还需要进一步提升。

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。

AZ31B合金属于变形镁合金材料中普通的商用牌号，其具有优良的综合性能和塑性变形性能，适合多种成型方式。纯镁中添加Al、Zn元素能提升合金的力学性能和加工性能，在范围内合金抗拉强度随Al (或Zn)含量升高而增大，在Zn含量为1%，Al含量为3%(质量)左右时合金性能达到较好的配合，当Al、Zn含量超过3%(质量)后，组织中易析出β相，使合金的加工性能降低，AZ31B镁合金的抗拉强度为245-274.4MPa，在实用镁合金中强度性能相对较低，且不能通过热处理手段来提升强度，但其加工性能较好应用。

分类：AZ31B属镁铝锌系镁合金，具有良好的强度和塑性配合。

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、轧制板材以及锻造产品等，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/轧制板材/锻造产品根据实际需要进行加工。

应用领域

铸造镁合金AZ31B，具有较高的抗振能力和吸热性能；AZ31B镁合金变形才具有良好强度配合，广泛应用于汽车零部件等，另外在仪器振动平台、印刷蚀刻板、鞋模板等方面均有较多的应用。

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。

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