鎂合金是迄今為止開發(fā)的輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低密度、高比強度、高比剛度及可回收性等優(yōu)點，在交通、醫(yī)用及電子等工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在汽車上的應(yīng)用具有很大潛力。近年來，高溫鎂合金在許多領(lǐng)域呈現(xiàn)出的應(yīng)用潛力，提高鎂合金的高溫性能已成為鎂合金應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
銻元素的添加對鎂合金力學(xué)性能有著顯著的成效，因此近年來備受科研工作者的關(guān)注。Mg–Al合金仍然是目前值得深入研究的代表性輕合金，具有很好的應(yīng)用前景，元素Sb作為工業(yè)上常用的變質(zhì)劑，因加入鎂合金中可以形成Mg3Sb2相而廣受關(guān)注。Sb元素的加入使Mg3Sb2顆粒相形核，從而使Mg2Si金屬間相的形態(tài)由漢字狀變?yōu)槎噙呅?，改善了其拉伸性能?br />
因此，與基體合金相比，向鎂合金中添加銻元素可以改善合金的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高合金抗拉性能和韌性。而元素Sn和Si在元素周期表中屬于同族元素，元素Mg和Sn可以形成Mg2Sn相。Sb元素的加入可使細小的Mg3Sb2顆粒分布在晶界細化Mg17Al12析出物中，形成良好的微觀組織結(jié)構(gòu)而改善其抗拉性能。有研究人員報道，由于Mg3Sb2相可以作為熔體的異相成核中心，Sb元素的添加可顯著細化α–Mg基體相的晶粒尺寸。
有研究結(jié)果表明，Sb元素的加入可以降低鎂合金的織構(gòu)，細化Mg–9Al–5Sn鎂合金的晶粒，具有較好的室溫力學(xué)性能，該合金體系中有Mg2Sn和Mg3Sb2等穩(wěn)定的高溫合金相，因此推測該合金體系將呈現(xiàn)良好的高溫性能，每種晶格類型的金屬都有特定的滑移系，滑移系數(shù)量不同，晶體結(jié)構(gòu)不同，滑移系也不相同；晶體的滑移系越多，滑移越容易進行，塑性也就越好。
鎂合金屬于對稱性低的密排六方晶格結(jié)構(gòu)，室溫滑移系少，室溫塑性變形能力較差，這成為限制鎂合金應(yīng)用的因素之一，鎂合金在高溫變形時，隨著溫度的升高可以開啟一些其他滑移系（如非基面滑移系、
目前，我國工業(yè)領(lǐng)域普遍采用鎂鋯中間合金作為晶粒細化劑，市場現(xiàn)有產(chǎn)品存在鋯元素細化效率低（低于40%）、鋯顆粒大量沉積、細化劑成本高、雜質(zhì)含量高以及細化工藝操作不穩(wěn)定等諸多問題，給實際工業(yè)應(yīng)用帶來不小困難。
“鎂合金的晶粒尺寸控制技術(shù)是對鎂合金材料性能調(diào)控的根本、顯著的技術(shù)方法之一，鋯元素和稀土元素均為鎂合金的有效細化元素，如何充分發(fā)揮好這些元素在合金中的作用，是我們一直研究的。
基于前期針對稀土和鋯元素對鎂合金耦合細化機制的研究成果，包頭稀土研究院輔之以全新的冶金工藝制備方法，讓分布更密集、體積更小的鋯粒子為鎂晶核提供更多的附著機會，同時稀土元素加強了結(jié)晶過程中鎂晶核在鋯粒子表面的附著能力，可以實現(xiàn)鎂合金晶粒的率細化。
數(shù)據(jù)顯示，稀土鎂鋯晶粒細化劑中的細化粒子尺寸較傳統(tǒng)降低2/3，納米級顆粒含量占粒子總量的60%以上，顆粒之間無團聚現(xiàn)象。合金材料經(jīng)細化后，晶粒尺寸可再降低20%，達到35微米以下，晶粒細化效果顯著，更細的晶粒將為材料帶來更好的力學(xué)性能。
目前該產(chǎn)品已經(jīng)完成小規(guī)模生產(chǎn)工藝的研發(fā)，產(chǎn)品已經(jīng)客戶使用驗證，產(chǎn)品細化效率大于80%，成本較傳統(tǒng)鎂鋯晶粒細化劑降低20%以上。
這項技術(shù)對稀土鎂合金鑄錠產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化意義非凡，它可以有效地減少產(chǎn)品內(nèi)外金屬顆粒的不均勻性，讓內(nèi)外合金顆粒大小基本保持一致，地提高合金的應(yīng)力水平，讓合金更耐用?！?br />
節(jié)約成本，性能等同現(xiàn)有材料
伴隨新能源汽車以及國內(nèi)5G通訊的高速發(fā)展，更輕、散熱性能更好、耐腐蝕性能的輕合金材料市場需求強烈，但對應(yīng)性能的要求也越發(fā)苛刻。
“針對內(nèi)蒙古地區(qū)特有稀土資源優(yōu)勢，我們對鑭、鈰等稀土元素對鎂合金散熱性能的作用機制進行研究，開發(fā)出系列低成本散熱稀土鎂合金工程材料，綜合性能已等同于現(xiàn)有鋁合金散熱材料，散熱器件的制作成本相比鋁合金節(jié)約5%以上?！?br />
基于稀土對鎂合金散熱性能的作用機制和對鎂合金的晶粒尺寸控制技術(shù)的突破，包頭稀土研究院在半連續(xù)鑄造及冷室壓鑄的產(chǎn)業(yè)化方面取得了新突破。
目前，半連續(xù)鑄造技術(shù)，突破熔體凈化細晶技術(shù)、低頻電磁鑄造控制技術(shù)、自流式澆鑄控制技術(shù)等技術(shù)，經(jīng)過技術(shù)集成，突破性解決大尺寸稀土鎂合金棒材內(nèi)應(yīng)力大、徑向晶粒尺寸差異大、力學(xué)性能不均等技術(shù)難點。這項合成技術(shù)代表國內(nèi)的鎂合金材料半連續(xù)鑄造技術(shù)，為后續(xù)大尺寸、鍛造輪轂以及擠壓型材的低成本化奠定了技術(shù)與產(chǎn)品基礎(chǔ)。
包頭稀土研究院引進內(nèi)蒙古地區(qū)科研院所中的大噸位冷室壓鑄系統(tǒng)QC-830，現(xiàn)已實現(xiàn)工業(yè)常用泵機電機外殼的壓鑄制備，具備了300噸/年稀土鎂合金薄壁器件制備能力，相比傳統(tǒng)重力鑄造、砂型鑄造等方式，綜合效率提升30%，僅人工成本支出一項降低幅度達60%，對稀土鎂合金材料的下游終端應(yīng)用起到有力推進作用，稀土鎂合金壓鑄技術(shù)與產(chǎn)品終端市場未來可期。
對未來的技術(shù)研發(fā)，胡文鑫表示，研發(fā)團隊將面向通訊工程及民用電子行業(yè)的散熱鎂合金與功能性鎂合金材料進行研究；對鎂合金材料的低壓鑄造、半固態(tài)成型等加工成型技術(shù)進行研發(fā)，實現(xiàn)對應(yīng)器件與制品的示范化應(yīng)用。
目前，鎂合金產(chǎn)品在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，供應(yīng)鏈上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)，除了這個，大家知道鎂合金可以帶來什么，下面小編給大家講講鎂合金能夠帶來什么。
它更堅固。
鎂合金的比強度鋁合金，遠鋼;比彈性模量和比剛度近似于高強度鋁合金，是目前工程應(yīng)用中密度小、比強度高的結(jié)構(gòu)金屬材料。
它能減振降噪。
160mm鎂合金鑄造棒
在20MPa應(yīng)力下，常用鎂合金AZ91D的衰減系數(shù)為20%，而鋁合金A380只有1%。在100MPa應(yīng)力作用下AZ91D的衰減系數(shù)可達55%，AS41鎂合金的衰減系數(shù)更是高達70%，而同樣情況下鋁合金A380的衰減系數(shù)只有4%。
它更不容易斷裂。
鎂合金還具有良好的承受沖擊載荷性能，彈性范圍內(nèi)鎂合金受到?jīng)_擊載荷時，吸收的能量可以比鋁合金件多50%，而且由于有更好的延伸率，鎂合金收到?jīng)_擊后可以吸收更多的能量而不至于斷裂。
電磁輻射是無色、無味、無形、無所不在的具有較大的危害性，且不易防護的污染源。它不僅影響通訊、干擾電子儀器、設(shè)備的正常運行，污染空間環(huán)境，甚至直接威脅到人類健康，成為人類生存的隱形“”。下面一起來看下鎂合金電磁輻射屏蔽特性。
從定量描述電磁屏蔽材料的屏蔽效果，通常采用屏蔽效能(SE)，表示屏蔽材料和屏蔽體結(jié)構(gòu)對屏蔽波的衰退程度。
屏蔽效能定義如下：不存在屏蔽體時某處的電磁場強度 (E0 H0)與存在屏蔽體時同一處的電磁場強度 (ES HS)之比，單位為 (dB)：
SE=20 lg0/Es 或SE=20 lg H0/Hs
鎂合金電磁輻射屏蔽特性
一般來說，SE 越大，則屏蔽效果越好。從應(yīng)用方面的評價看，用作常規(guī)電子器材的電磁屏蔽材料，在30～100MHZ頻率范圍內(nèi)，其屏蔽效果SE值能達到35dB，即具有有效屏蔽效果。當(dāng)屏蔽效果達到60dB(電磁波能量衰減99.9%)以上時，該屏蔽材料可以用在航空、航天、裝備方面應(yīng)用。
鎂合金材料的電磁屏蔽效能從低頻到高頻區(qū)域的屏蔽效能在68～72Db之間，在整個寬頻間屏蔽效能、平穩(wěn)，波動差值很小。屏蔽效能良好，達到電磁波屏蔽效能(SE)的分等標(biāo)準 4級(優(yōu)良)，能在航空、航天、設(shè)備等上使用，超過了GB/T18387-2001《電動汽車的磁場強度測量方法及限值》中規(guī)定限值47.4dB的要求，完滿足電動汽車的電磁輻射屏蔽的要求。
1) 鎂合金常用的有AZ31B AZ91D AZ61 等牌號，生產(chǎn)工藝可分為鑄造(熔煉之后直接通過結(jié)晶器結(jié)成板坯，然后用銑床把氧化層去除，這種工藝生產(chǎn)出來的強度相對較低，在有強度要求的產(chǎn)品上建議不使用，其抗拉強度150Mpa左右)
2) 鎂合金擠壓生產(chǎn)工藝：這種方法生產(chǎn)出來的鎂合金板一般有AZ31B AZ61 M2M AZ80等一些牌號，91相對難生產(chǎn)一些，這種工藝生產(chǎn)出來的AZ31B鎂合金板材強度大部分在200mpa~235Mpa左右，能滿足相當(dāng)一部分產(chǎn)品的需求，但由于生產(chǎn)工藝的限制，在表面處理的時候可能會有些小缺陷，如果表面要求很嚴格建議使用軋制鎂合金板材。
3) 鎂合金軋制生產(chǎn)工藝：這種方法生產(chǎn)出來的鎂合金板材品質(zhì)高，AZ31B鎂合金板軋制出來的強度可達260~270Mpa左右，軋制工藝是把厚度達300mm的板坯軋成所需厚度，其生產(chǎn)過程工藝都很復(fù)雜，生產(chǎn)成本相對高很多，但品質(zhì)很好，表面處理等要求高的產(chǎn)品都可以使用。
鎂合金擠壓型材、棒材在一般臥式油壓機上即可實現(xiàn)，可供外接圓300mm以下。但是鎂合金型材、棒材與鋁合金型材、棒材生產(chǎn)有很多不同。
典型鎂合金擠壓型材、棒材生產(chǎn)工藝流程：
鑄錠加熱→一次擠壓→切中間坯料→加熱→二次擠壓→人工時效→拉伸矯直→切頭尾取試樣→輥式矯直→手工矯直→檢查→切成品打印→氧化上色→成品檢查→包裝→入庫
鎂合金擠壓材工藝與鋁合金擠壓材工藝不同點：
1）加熱方式：鎂合金只準許在空氣電阻爐中加熱；鋁合金在空氣電阻爐和感應(yīng)爐中加熱即可。
2）擠壓溫度：鎂合金擠壓溫度稍低,為防止鎂錠燃燒,各種合金允許加熱的高溫度只達到470℃；鋁合金高加熱溫度達到550℃。
3）擠壓速度：鎂合金擠壓速度稍快,高擠壓速度達20mΠmin,鋁合金擠壓速度稍慢。
4）模具尺寸：鎂合金熱擠壓材的收縮率比鋁合金大。
5）張力拉伸：鎂合金擠壓材要在加熱到100～200℃的情況下拉伸,這需要設(shè)備。鋁合金擠壓材在室溫中拉伸。
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