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镁合金锻造的主要特点在于其变形温度范围较为狭窄,通常为70℃左右。通常情况下,在进行锻造时需要使用更高的温度,一般要将空白材料尽可能加热到高温度,以扩大锻造温度的范围,这一过程一般在150℃以下完成。为了防止过热,加热均匀,需要在有强制空气循环的电炉中加热,以加速热量传递,使炉内温度分布均匀,从而控制模锻空白的加热温度。在±5℃范围内。另外,镁合金在低速情况下表现出非常高的热塑性。为了避免裂纹,好用液压机锻造,也可以用机械压力机和螺旋压力机锻造,但不建议用锤模锻造。
在镁铸件的生产中,AZ91由于其强度高、延伸率适中,常用于结构件和盖板。对于那些提供耐撞性的挤压区部件,AM50和AM60更为常见,因为它们的伸长率为10-15%,这是能量吸收的关键属性。所有这些合金都很容易获得。它们以原生镁的形式生产(主要通过低成本的Pidgeon工艺)或通过回收供应。
镁压铸件的前景非常好。根据Ducker在2021年8月的报告,汽车中镁铸件的平均使用量将从2016年的每辆汽车3.6千克增加到2030年的每辆汽车11.5公斤。这里提到的压铸件以及车门内件将构成这一增长的大部分[3]。
目前镁锻件在汽车中的使用受到严重限制。镁锻件的主要用途是生产车轮。镁似乎是车轮生产的天然材料,因为更轻的车轮有很多好处。重量轻的车轮确保小的滚动阻力、大的加速和制动效率以及佳的燃油经济性。目前,锻造镁合金轮毂可用于赛车,甚至被强制用于方程式赛车。然而,镁合金车轮并不常用于任何街道车辆,尤其是那些在雪季撒盐时需要在街道上行驶的车辆。
镁的弹性模量(刚度)均为45 吉帕(GPa)。相比之下,铝为69 GPa,钢为190-210GPa。许多部件的刚度有限,这是镁需要克服的一个重大障碍。低刚度材料需要更大的横截面才能达到相同的性能。这通常会导致成本增加和部件尺寸变大,从而使部件难以安装在车辆内的允许空间(称为封装空间)中。组件成功案例是刚度来自组件固有几何形状的设计,例如车轮或汽车中控台下方的U 形内部结构。
镁合金可以通过压铸、挤压、锻造等多种成型方法,实现复杂形状零部件的大规模生产。镁合金在高温下依然具有良好的塑性和抗变形性,有利于热加工和成形。
科学家和工程师通过添加合金元素或进行表面处理等方式,有效改善了镁合金的腐蚀性能,使其适用于更广泛的应用场景。
镁合金是一种环保材料,它可以与环境中的氧气和水进行反应,生成氧化镁和氢气,不会产生对环境有害的废弃物。镁合金具有很好的可回收性,对于节约资源和保护环境具有积极意义。
它作为轻量高强的未来材料之选,具有诸多优势,包括高强度与轻量化优势、良好的加工性能和成型性,以及其耐腐蚀性与环保特点。
这些优势使得镁合金在航空航天、汽车工业和医疗设备等领域拥有广泛的应用前景,同时也为材料科学领域的研究者带来了新的挑战和机遇。
航空航天器的发动机和动力系统工作在高温环境下,因此材料需要具有良好的高温稳定性和抗氧化性。航空航天工业要求材料具有的耐磨性和疲劳寿命,以确保航空器和航天器的长期可靠运行。
镁合金常用于飞机的机身结构,如机身壁板、梁和框架等。由于镁合金的轻质化优势,它可以减轻飞机的整体重量,提高燃料效率和飞行性能。
它也被广泛用于飞机的起落架系统。镁合金具有的强度和耐腐蚀性,在起落架中可以承受高压和冲击载荷,同时也能应对复杂的环境条件。
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