鎂合金的發(fā)展對(duì)我國(guó)有重大的戰(zhàn)略意義。我國(guó)鎂礦資源處于世界,發(fā)展鎂合金有助于緩解我國(guó)傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)的資源危機(jī)。鎂合金在民用領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)緩解能源危機(jī)、降低污染,特別是提高“中國(guó)制造”競(jìng)爭(zhēng)力有重大的戰(zhàn)略意義。
鎂合金汽車輪轂:2014年,山西銀光鎂業(yè)的鎂合金汽車輪轂銷售量比上年增長(zhǎng)了三倍,主要是差異化的汽車售后市場(chǎng)。預(yù)計(jì)2015年會(huì)有整車企業(yè)應(yīng)用于電動(dòng)客車,鎂合金輪轂的汽車可節(jié)油15%。
鎂合金座椅:東風(fēng)汽車鋁合金車身混合動(dòng)力客車使用了鎂合金座椅,用鎂型材進(jìn)行焊接,零件整體減重了25.7%。
鎂合金輪椅骨架:生產(chǎn)商是山西省古交市銀河鎂業(yè)有限公司,研發(fā)制作鎂合金型材深加工產(chǎn)品的企業(yè),主要生產(chǎn)有鎂合金輪椅系列、鎂合金拐杖、擔(dān)架、折疊床、桌子等。鎂合金輪椅車架通過(guò)歐盟認(rèn)證,出口歐洲市場(chǎng)。
鎂合金堿性鍋:生產(chǎn)商是北京鼎盛泰來(lái)科貿(mào)有限公司,鎂合金堿性鍋重1.3公斤,重量輕,能夠中和酸性食物,導(dǎo)熱快,為肉類排酸讓食物更美味,還能為人體補(bǔ)充鎂離子,防治疾病。
鎂合金自行車一體輪:生產(chǎn)商是廣州鎂業(yè)金屬科技有限公司,已經(jīng)有國(guó)內(nèi)外自行車廠家批量供貨。其優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定性、彈性和減震性都很好,重量輕,低碳環(huán)保。
鎂合金戶外和休閑用品:浙江泰普森已經(jīng)開始批量生產(chǎn)鎂合金材質(zhì)的系列產(chǎn)品,在全球銷售,獲得消費(fèi)者的歡迎。從2014年到現(xiàn)在,采用該類新興材料生產(chǎn)的產(chǎn)品,出口額已經(jīng)超過(guò)了3000萬(wàn)美元。
鎂空氣電池:生產(chǎn)商是大連愛鎂瑞電池有限公司,鎂空氣電池使用自來(lái)水甚至喝水、污水作為電解液,其自帶的LED燈可持續(xù)照明90至100小時(shí),一次可為20部智能手機(jī)充電。這種鎂空氣電池已經(jīng)在四川地震和尼泊爾地震搶險(xiǎn)中作為應(yīng)急電源應(yīng)用。
同鋁合金一樣,鎂合金鑄錠也常常顯現(xiàn)裂紋,不過(guò)鎂合金的裂紋敏感性比鋁合金的輕得多,型式也有較大差別,也可以分為熱裂紋與冷裂紋,不過(guò)鎂合金的冷裂紋相當(dāng)少見,僅在MB5和MB7合金錠中偶爾出現(xiàn),因此鎂合金的熱裂紋廢品量占95%以上。
熱裂紋
鑄錠在有效結(jié)晶區(qū)間形成的裂紋稱熱裂紋。在結(jié)晶區(qū)間內(nèi)收縮困難是產(chǎn)生熱裂紋的主要原因。合金在給定條件下,凡是能縮小脆性區(qū)溫度范圍、減少脆性區(qū)內(nèi)收縮困難的因素都可以減小熱裂紋敏感性。
合金熱裂紋敏感性高低可根據(jù)其脆性區(qū)內(nèi)塑性A和線收縮ε的大小判斷,即根據(jù)溫度-塑性圖可判斷合金敏感性。還A大于0.5%的幾乎不產(chǎn)生熱裂紋。而當(dāng)A=0時(shí)則稱之為脆性區(qū),這時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的幾率可以說(shuō)是了。合金脆性的上限≤固液區(qū)的上限,而其下限則≤固液區(qū)的下限。
對(duì)鎂合金熱裂紋敏感性有影響的主要因素:合金成分與工藝因素。
化學(xué)成分
實(shí)驗(yàn)證明,凡是能細(xì)化晶粒的因素都能降低合金脆性區(qū)的上限,也就是可以縮小脆性的溫度范圍。因?yàn)榫ЯT郊?xì),則越有利于晶間變形,減少結(jié)晶時(shí)的收縮阻力,裂紋就不會(huì)產(chǎn)生了。例如向Mg+4.5%Zn合金添加0.8%Zr,其固相線由344℃提高到550℃,脆性區(qū)縮小了206℃,同時(shí)還降低了固液區(qū)內(nèi)的線收縮和提高了固液區(qū)的塑性,這三者都有利于消除熱裂紋。
另外,凡是增大共晶量的組元,都會(huì)提高合金的固液區(qū)內(nèi)的塑性。因?yàn)樵龃蠊簿Я?,可增大晶界液膜厚度,從而有利于晶界變形,將大大改善補(bǔ)縮條件和裂紋“修復(fù)”條件,不但熱裂數(shù)量減少,而且程度也顯著減輕。
共晶量和裂紋敏感性并不是呈線性關(guān)系,當(dāng)共晶量小于其一極限值時(shí),裂紋傾向性小,當(dāng)增加到某一值后,敏感性驟升,再繼續(xù)加大共晶量,則敏感性又下降,一直到零。
鎂合金零件早期采用金屬型重力鑄造,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),由于鎂合金的熔點(diǎn)低、密度低,大多數(shù)合金的流動(dòng)性比較好,且比熱容低,容易獲得較高的冷速,因而在適中的壓力下可以獲得理想的鑄件。根據(jù)相關(guān)報(bào)道,奧迪某款車型的鎂合金儀表板橫梁,在裝有自動(dòng)澆注機(jī)構(gòu)的鎖模力為24.5MN的冷室壓鑄機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)壓鑄,因此本文介紹的鎂合金儀表板橫梁采用冷室壓鑄是完全可行的。
針對(duì)儀表板橫梁的結(jié)構(gòu)性能要求,結(jié)合AM60B的疲勞性能對(duì)內(nèi)在缺陷非常敏感的特點(diǎn),儀表板橫梁的壓鑄工藝過(guò)程中要求壓鑄過(guò)程充型平穩(wěn),實(shí)現(xiàn)順序凝固,避免各種鑄造缺陷的發(fā)生。這樣才能在得到缺陷少、品質(zhì)高的鑄件的同時(shí),提高生產(chǎn)效率,也為實(shí)現(xiàn)新材料在儀表板橫梁上應(yīng)用奠定了工藝基礎(chǔ)。