潮州经营导热镁合金材料高导热镁合金型材

来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2024-05-20 05:55:11 [举报]

铸锭凝固时，随着冷却速度的加大，减小了脆性温度区间，提高了固液区的金属的塑性，有利于减少热裂纹。晶粒粗大的凝固着的锭的脆性温度也较大。过热合金熔体将使晶粒粗化，加大脆性温度范围，降低合金的塑性，从而加大脆性敏感性。
　　晶粒形状也对脆性区范围和固液区的塑性大小有影响，柱状晶的不但脆性区较大，且其固液区的塑性也较低，因而易形成热裂纹。
　　铸造速度、铸造温度、冷却强度、铸锭尺寸及形状都对铸锭凝固速度有着直接影响，因而直接影响铸锭的内应力、脆性区大和固液区的塑性。在铸造镁合金锭时，不能同时不适当地加大铸造速度与冷却强度，否则会加大热裂纹敏感性。镁合金有较大的热裂纹敏性，裂纹的分布形式主要与工艺条件有关，常见形式有表面裂纹和发状裂纹。
　　冷裂纹
　　铸锭中的冷裂纹是在凝固以后形成的，是当铸锭冷却到低于不平衡固相线温度以下时，由于铸锭收缩困难造成的，即取决于当时铸锭的内应力大小和塑性高低。铸造应力可分为热应力、相变应力和收缩阻力。在连续铸造时，镁合金的相变应力可不考虑，主要是其余的两种应力，但是收缩力也不大，同时可调控，因此，热应力是主要的，所以冷裂纹取决于在固态时铸锭内部热应力的大小和塑性高低。
　　热应力的产生是由于铸锭内外各层间的收缩不同步与收缩系数的相异，例如直径530mm MB15合金圆锭，在铸造速度为33.6cm/min时，中心部分的平均冷却速度为48℃/min，而外表层的为58℃/min，这种差别必然导致收缩系数不一样，另外各层的收缩时间也不同步，表皮先收缩，中心后收缩，这就会使铸锭内部产生应力。一旦这种热应力超过铸锭的屈服Rp0.2，就会形成冷裂纹。
　　热应力大小除与线膨胀系数α及温差有关外，还与合金的正弹性模E有关，镁合金的E小，只有45000N/mm2，热应力也会小一些。另外，在镁合金铸造过程中所允许的结晶速度较低，产生的热应力不大，故镁合金铸锭产生冷裂纹的几率不高。

镁及镁合金熔体易与氧、氮、水气等发生反应，镁与1g氧化合释放598J热，而铝释放的为531J，比镁释放的低11.2%。通常，氧化物生成热越大，分解压越低，则与氧的亲和力越强。由氧化物生成热和分解压数值可知，镁与氧的亲和力比铝与氧的大，镁与氧的氧化膜MgO疏松，致密度系数α=0.79，比Al2O3的1∶28小得多，没有保护作用。温度较低时，镁的氧化速率不大，500℃时显著加快，超过700℃则急剧上升，熔体一旦遇氧就会发生急剧氧化而燃烧，放出大量的热。反热生成的MgO绝热性能好，反应界面产生的热不能及时向外散发，从而提高界面温度，造成恶性循环加速镁的氧化，燃烧反应更加激烈。当界面反应温度镁的沸点1107℃时，熔体大量气化，发生爆炸。
　　无论是固态镁还是液态镁均能与水发生反应，生成MgO并放出H2，H2又与O2化合生成水，水又受热急剧汽化，会导致猛烈的爆炸。因此，熔炼镁合金的炉料、工具、熔剂等均应干燥。
　　镁可与N2反应生成Mg3N2，不过Mg-N2反应比Mg-O2反应缓慢得多。镁与氩、氦、氖等不发生化学反应，可防止镁熔体燃烧，但不能阻止镁的蒸发。因此，在熔炼镁合金时采取有效的措施防止其氧化、燃烧与爆炸，目前的措施有熔剂熔炼工艺与无熔剂熔炼工艺。然而熔剂形成的膜层隔绝空气的效果并不十分理想。

镁是轻的结构材料，优点多，随着汽车对产品轻量化和节能减排等要求的提高，为镁的发展创造了大好机遇，成为世界一些国家开发与研究的热门课题，但是国际上对镁及镁合金产品生命周期的环境影响还缺乏全面系统的分析和评价，这也成为制约其大量使用的一个重要因素。目前，德国、澳大利亚和中国等的冶金科学家和材料界人士正致力于原镁提取工艺过程及其产品的LCA研究，取得了可喜的成果。2003年澳大利亚科学家的研究表明，电解法提取原镁的温室气体排放为20.4~26.4kgCO2当量/kg·Mg，而中国皮江法炼镁（含生产硅铁的电耗）的为37~47kgCO2当量/kg·Mg，后者的约为前者的2倍，这成了国际上对中国皮江法炼镁环境影响的负面评价。然而，北京工业大学材料环境协调性评价中心新的研究结果表明，2009年中国较的皮江炼镁法的温室气体排放强度为25.6kgCO2当量/kg·Mg，几乎与电解法的平均水平相当，而且还有进一步降低的空间。这得益于原镁提取过程中采取了综合的节能减排措施，例如全面改造炉窑，采用清洁能源、蓄热式高温空气燃烧技术及余热利用技术等。
　　与铝工业的LCA研究工作相比，对镁及其产品的LCA研究还处于初级阶段。铝、镁等轻质材料是减重的佳材料，对于以汽车为代表的交通运输工具轻量化、节能减排具有十分重要的意义。国际铝业协会在一份报告中称，汽车质量每减轻10%，油耗可降低6%~8%，有研究指出，汽车多用1kg铝在服役期间排放的CO2就可以下降约20kg；如果每辆汽车使用70kg镁合金，每年排放的的CO2可减少30%以上。

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