鎂合金的新發展
盡管鎂合金在汽車上的應用具有其它金屬不可比擬的優點,但在過去幾十年中,由于價格和生產技術方面的原因,鎂合金一直未得到廣泛應用,近年來隨著鎂價格逐漸下降,使鎂合金在汽車中全面應用逐漸成為可能,世界范圍內各主要汽車生產國不斷加大在鎂合金開發和應用技術研究上的投入,從而一些新技術相繼問世。
1. 耐蝕鎂合金
鎂合金的耐蝕性的問題可通過2個方面來解決:1嚴格限制鎂合金中的 Fe、Cu、Ni等雜質元素的含量。例如,高純AZ91HP鎂合金(Mg、Al、Zn)在鹽霧試驗中的耐蝕性大約是AZ91C鎂合金(Mg、Al、Zn)的100倍,超過了壓鑄鋁合金A380(Mg、Al、Zn)比低碳鋼還要好。2對鎂合金進行表面處理。根據不同的耐蝕性要求,可選擇化學表面處理,陽極氧化處理、有機物涂覆、電鍍、化學鍍、熱噴涂等方法處理。例如,經化學鍍的鎂合金,其耐蝕性超過了不銹鋼。
2 耐熱鎂合金
耐熱性差是阻礙鎂合金廣泛應用的主要原因之一。當溫度升高時,鎂合金的強度和強蠕變性能大幅度下降,使它難以作為關鍵零件(如發動機零件)材料在汽車工業中廣泛應用。耐熱鎂合金的研究與開發主要圍繞新合金研究和改善現有鎂合金的高溫性能兩個方面進行。
Mg-Al-Si(AS)系合金是德國大眾汽車公司開發的壓鑄鎂合金。當在175℃時,AS41合金的蠕變強度明顯高于AZ91(Mg、Al、Zn)和AM60(Mg、Al、Zn)合金。
20世紀80年代,國外致力于利用Ca來提高鎂合金的高溫拉強度和蠕變性能表現良好。日本東北大學采用快速凝固法制成的具有100-200nm晶粒尺寸的高強鎂合金,強度為超級鋁合金的3倍,并具有超塑性、高耐熱性和高耐蝕性。

3 阻燃鎂合金
鎂合金在熔煉燒鑄過程中易發生劇烈的氧化燃燒。上海交通大學輕合金精密成型國家工程中心通過同時加入幾種元素,開發了一種阻燃性能和力學性能均良好的轎車用阻燃鎂合金,成功進行了轎車變速箱蓋的工業試驗。
4 高強高韌鎂合金
現有鎂合金的常溫強度和塑韌性均有待進一步提高。在Mg-Zn和Mg-Y合金中加入Ca、Zr可顯著細化晶粒,提高其抗拉強度和屈服強度;加入Ag和Th能夠提高Mg-稀土-Zr合金的力學性能,如含有Ag的QE22A合金具有較高的室溫拉伸性能和抗蠕變性能。
5 變形的鎂合金
雖然目前鑄造鎂合金產品用量大于變形鎂合金,但經變形的鎂合金材料可獲得更高的強度、延展性及更多樣化的力學性能,可滿足不同場合結構件的使用要求。因此開發變形鎂合金具有長遠的發展趨勢。
美國成功研制了各種系列的變形鎂合金產品。通過擠壓和熱處理得到的Zk60(Mg、Al、Zn)高強變形鎂合金,其強度及斷裂韌性相當于失效狀態的Al7075(Mg、Al、Zn)或Al7475(Mg、Al、Zn)合金。而采用快速凝固(RS)、粉末治金(PM)和熱擠壓工藝開發的Mg-Al-Zn系EA55RS變形鎂合金,成為迄今報到的性能最佳的鎂合金,其性能不但超過常規鎂合金,比強度甚至超過7075鋁合金(Mg、Al、Zn),并具有超塑性(300℃,436℃),腐蝕速率與2024-T6合金(Mg、Al、Zn)相當,成為先進鎂合金材料的典范。日本最近開發出超高強度的Mg-Y系變形鎂合金材料,可冷壓加工的鎂合金板材。
6 鎂合金成形技術
鎂合金成形分成變形和鑄造兩種方法,當前主要使用鑄造成形工藝。壓鑄是應用最廣泛的鎂合金成形方法。近年來發展起來的鎂合金壓鑄新技術有真空壓鑄和充氧壓鑄,前者已成功生產出AM60B鎂合金(Mg、Al、Zn)汽車輪轂和方向盤,后者已用于生產汽車上的鎂合金零件。
鎂合金半固態觸變鑄造(Thixo-Molding)成形新技術近年來受到美國、日本和加拿大等國的重視。與傳統壓鑄相比,觸變鑄造無需熔煉、澆鑄及氣體保護。生產過程更清潔、安全和節能。但目前可供使用的半固態鑄造鎂合金材料相對選擇性小,需要進一步發展適用于半固態鑄造鎂合金的鎂合金系列。
其它正在發展的鎂合金鑄造成形新技術有:鎂合金消失模鑄造、擠壓鑄造、低壓鑄造結合法、擠壓鑄造、流變鑄造結合法和真空傾轉法差壓鑄造等。

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