日本熊本大學(xué)鎂國際研究中心與東邦金屬公司和福田金屬箔粉工業(yè)公司共同制造出了直徑僅30微米(0.03毫米)的超細(xì)鎂合金金屬絲,大幅更新了鎂合金金屬絲直徑的細(xì)世界記錄。 而且,此次制造的超細(xì)金屬絲還打破了以往的常識(shí),大幅更新了超細(xì)鎂合金金屬絲的機(jī)械強(qiáng)度記錄,具備令人吃驚的788MPa機(jī)械強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度)。 鎂在實(shí)用金屬中為重量輕的金屬。 與其他金屬相比,鎂用于人體時(shí)的安全性比較高,而且具備終能在體內(nèi)分解吸收的特性,因此作為體內(nèi)植入型醫(yī)療器械用材料得到了全世界的廣泛關(guān)注。 實(shí)際的體內(nèi)植入型醫(yī)療器械需要使用直徑30微米的鎂合金金屬絲,但憑借以前的技術(shù),50微米已達(dá)到極限。
AZ系列合金AZ91具有良好的鑄造性能和高的屈服強(qiáng)度,其壓鑄件廣泛應(yīng)用于汽車座椅、變速箱外殼等多種形式部件。AM系列合金AM50、AM60具有較高的延伸率和韌性,用于抗沖擊載荷、安全性高的場合如車輪、車門等。AS系列的鎂合金AS41、AS21和AE系列的AFA2是20世紀(jì)70年代開發(fā)的耐熱壓鑄鎂合金。
鎂合金壓鑄中廣泛采用冷、熱室壓鑄方法。一般薄壁鑄件采用熱室壓鑄機(jī),厚壁鑄件采用冷室壓鑄機(jī)。鎂合金熱室壓鑄機(jī)是目前國外使用數(shù)量多的鎂合金壓鑄設(shè)備,具有生產(chǎn),澆注溫度低,注型壽命長,易實(shí)現(xiàn)熔體保護(hù)等特點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是設(shè)備成本和維修費(fèi)用較高。
鎂合金壓鑄時(shí),合金液沖填壓型時(shí)的高速湍流運(yùn)動(dòng),使腔內(nèi)氣體無法排出,會(huì)導(dǎo)致組織疏松,甚至鑄件表面鼓包或變形。壓鑄工藝參數(shù)如壓力、速度、熔體溫度、模具溫度等對鑄件性能都有顯著影響。許多新壓鑄方法,包括真空壓鑄、充氧壓鑄和擠壓鑄造等一定程度上克服了以上缺點(diǎn),減少了鑄件組織疏松和氣孔等缺陷,提高了鑄件致密度。美國俄亥俄州精密成型公司C.Rozak介紹了鎂合金的金屬壓縮成型技術(shù)(MCF)在整個(gè)鑄件表面加壓的成型方法,在壓力下凝固,改善了微觀組織,減少了晶粒尺寸和孔隙率,鑄件致密均勻,可用于生產(chǎn)性能要求高、形狀復(fù)雜的鑄件。
半固態(tài)成形過程一般包括非枝晶組織的制備、二次加熱和半固態(tài)成形3個(gè)步驟。制備非枝晶組織的坯料是半固態(tài)成形的前提,機(jī)械攪拌法是早采用的方法,其設(shè)備構(gòu)造簡單,但工藝參數(shù)不易控制,很難產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。目前工業(yè)化生產(chǎn)中,應(yīng)用為廣泛的方法有:電磁攪拌法、應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)和半固態(tài)等溫?zé)崽幚矸?SSIT)以及化學(xué)晶粒細(xì)化法等。
3.1電磁攪拌法
利用電磁感應(yīng)在凝固的金屬液中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在外加磁場的作用下促使金屬固液漿料激烈地?cái)噭?dòng),使傳統(tǒng)的枝晶組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵ЫM織。一般用于生產(chǎn)直徑不大于150mm的棒坯。該方法在很大程度上克服了機(jī)械攪拌的缺點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)連鑄,生產(chǎn),是目前工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用為廣泛的一種方法。
3.2應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法(SIMA)
預(yù)先連續(xù)鑄造出晶粒細(xì)小的合金錠,再將合金鑄錠進(jìn)行足夠的預(yù)變形,然后加熱到半固態(tài)。在加熱過程中,先發(fā)生預(yù)變形,然后部分熔化,使初生相轉(zhuǎn)變成顆粒狀,形成半固態(tài)合金材料。此方法對制備較高熔點(diǎn)的非枝晶組織合金具有特的性,但只能制備直徑小于60mm的坯料。
3.3半固態(tài)等溫?zé)崽幚矸?br />
在合金熔融狀態(tài)時(shí)加人變質(zhì)元素,進(jìn)行常規(guī)鑄造,然后把錠坯重新加熱到固液兩相區(qū)進(jìn)行保溫處理(半固態(tài)等溫?zé)崽幚?,終獲得具有觸變性的非枝晶組織。主要工藝參數(shù)有添量元素的種類、加入量、半固態(tài)等溫溫度和保溫時(shí)間等。
3.4化學(xué)晶粒細(xì)化法
是近幾年開發(fā)的新方法。通過添加晶粒細(xì)化劑或變質(zhì)劑,增加外來晶粒數(shù)量或改變結(jié)晶方式來細(xì)化晶粒組織,使生產(chǎn)的錠坯適合于半固態(tài)鑄造。據(jù)報(bào)道,挪威NorskHydro公司已經(jīng)通過化學(xué)晶粒細(xì)化法與特殊的凝固條件結(jié)合制備了鎂合金AZ91的細(xì)晶粒鑄錠。
半固態(tài)觸變成形之前,先要進(jìn)行局部重熔(二次加熱)。應(yīng)根據(jù)加工零件大小分割具有非枝晶組織的坯料,然后將其加熱到半固態(tài)溫度后再進(jìn)行成形加工。其目的一是為了獲得不同工藝所需的固相體積分?jǐn)?shù),二是將有些工藝(電磁攪拌,化學(xué)晶粒細(xì)化法等)獲得的細(xì)小枝晶碎片逐漸長大,并轉(zhuǎn)化成球狀結(jié)構(gòu),從而為觸變成形創(chuàng)造有利條件。