鎂合金材料的應(yīng)用及其加工成型技術(shù)分析

李榮慧

摘 要：本文在對鎂合金材料的性能特征及應(yīng)用優(yōu)勢分析基礎(chǔ)上，對其在實際中的應(yīng)用及其產(chǎn)品加工成型技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：鎂合金；加工成型技術(shù)；3C產(chǎn)品；車輛輕量化

鎂合金作為一種最具有開發(fā)與應(yīng)用發(fā)展價值的有色金屬材料，它也是金屬材料中最輕的一種，與其他金屬材料相比具有較為突出的特征優(yōu)勢。值得注意的是，鎂合金材料中金屬鎂是一種負(fù)電性很強(qiáng)的金屬，具有耐腐蝕性較差的特點，并且鎂合金材料在加工制造與作為產(chǎn)品使用過程中都存在一定的被氧化問題，對其作用優(yōu)勢的全面發(fā)揮及應(yīng)用存在較大的局限性。隨著金屬冶煉技術(shù)與產(chǎn)品成型加工技術(shù)的不斷發(fā)展提升，使鎂合金材料在實際中的加工應(yīng)用也得到不斷的推廣和發(fā)展，逐漸在航空航天以及汽車、電子信息等行業(yè)領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用，并且其開發(fā)應(yīng)用與發(fā)展前景越來越廣闊。

1 鎂合金材料的性能特征及其應(yīng)用優(yōu)勢分析

鎂合金材料以鎂為基，屬密排六方結(jié)構(gòu)，滑移系較少，室溫狀態(tài)下，變形加工能力較差，產(chǎn)品的生產(chǎn)制造大部分采用熱加工工藝。

鎂合金材料具有密度小重量輕、高的比強(qiáng)度、彈性模量小、減震性能強(qiáng)、長期使用不易變形、抗電磁干擾性等特征優(yōu)勢。同時，它也是一種能回收利用的環(huán)保材料，且其廢料的回收利用率達(dá)到85%以上[1]。在壓鑄生產(chǎn)中尺寸收縮變化較小，脫模性能良好，在實際加工與生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。

此外，與常見的黑色金屬材料相比，鎂合金材料的力學(xué)性能不及大部分黑色金屬材料和鋁合金，但是，鎂合金材料的比強(qiáng)度達(dá)到180以上，約是鋁合金材料的1.5倍，鎂合金材料的比強(qiáng)度在金屬材料中屬于較高的一種。

鎂合金最為突出的特點是密度小而質(zhì)量輕（1.78g/cm?），導(dǎo)熱性能好（62-72W·（m·K）-1），熔點低（651℃）?；貜?fù)再結(jié)晶溫度在180℃左右，在熱成型方面，是一種節(jié)能綠色環(huán)保金屬材料[2]。

2 鎂合金材料的應(yīng)用分析

鎂合金材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用較多，隨著金屬提煉與加工技術(shù)的不斷發(fā)展提升以及加工應(yīng)用成本的不斷降低，近年來，鎂合金材料在車輛工程、3C電子產(chǎn)品、輕化工、冶金還原、國防軍工等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。

由于鎂合金材料的重量輕且比強(qiáng)度較高，其在汽車制造中的應(yīng)用，能夠有效減輕汽車的整車重量，從而減少其行駛過程中的燃油消耗，環(huán)保與節(jié)能效果顯著。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明，每減輕100kg，油耗節(jié)約0.4L，由此可見，鎂合金材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用所產(chǎn)生作用效益十分顯著[3]。此外，鎂合金材料的高比強(qiáng)度特征也能夠較好的滿足汽車的負(fù)荷要求，再加上其材料的鑄造性與加工制造尺寸穩(wěn)定性特點優(yōu)勢，在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用所產(chǎn)生的材料廢品率較低，從而實現(xiàn)生產(chǎn)成本的有效降低。

鎂合金材料的阻尼系數(shù)與鋁合金、鑄鐵材料相比更為顯著，因此其材料減震性能較好，在汽車制造中應(yīng)用，通過鎂合金材料加工制造的殼體、汽車座椅、輪轂等，能夠有效減少汽車行駛產(chǎn)生的振動，提高其舒適性。

鎂合金材料在3C電子產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)了鎂合金材料優(yōu)越的性能特點。比如，鎂合金材料的較好減震性能；同時鎂合金材料具有優(yōu)良熱傳導(dǎo)性能夠有效改善計算機(jī)的散熱問題。隨著對鎂合金材料性能特征及其應(yīng)用優(yōu)勢認(rèn)識的越來越全面，其在計算機(jī)制造中的應(yīng)用也越來越廣泛。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，鎂合金材料在計算機(jī)制造中應(yīng)用呈快速發(fā)展變化趨勢，其應(yīng)用比例早已達(dá)到30%以上。例如聯(lián)想、華碩、華為等臺式或筆記本計算機(jī)中都有對鎂合金材料的應(yīng)用實現(xiàn)，并且鎂合金材料在計算機(jī)市場的應(yīng)用需求不斷提高。

此外，鎂合金材料在手機(jī)、移動終端設(shè)備以及交通工具、電子電器產(chǎn)品等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。以手機(jī)和移動終端設(shè)備產(chǎn)品為例，鎂合金材料的重量輕以及散熱性能好、成型性好、抗電磁干擾性強(qiáng)等特征優(yōu)勢，使其在手機(jī)等移動產(chǎn)品與電子電器設(shè)備制造中也十分受歡迎，在激烈的市場競爭環(huán)境下，手機(jī)產(chǎn)品更加注重輕、薄、短、小等特點，再加上其抗震性與抗磨損性要求，使得具備同樣突出特征和優(yōu)勢的鎂合金材料在其產(chǎn)品加工制造中更能滿足其性能要求，因此，鎂合金材料進(jìn)行手機(jī)等產(chǎn)品制造應(yīng)用也就更加受歡迎。

3 鎂合金材料加工成型主要技術(shù)分析

根據(jù)鎂合金材料在各產(chǎn)品領(lǐng)域的加工應(yīng)用實際情況，其材料加工成型技術(shù)類型主要包含壓鑄成型、鍛造成型與觸變成型、焊接、半固態(tài)成型等多種技術(shù)手段。

首先，壓鑄成型技術(shù)是制造鎂合金產(chǎn)品的一項重要技術(shù)，并且鎂合金壓鑄成型技術(shù)在國外（以歐美國家為主）具有較大的規(guī)模和較為成熟的技術(shù)體系，將熔融金屬壓入模具中使其凝固成型，加工制作成相應(yīng)的產(chǎn)品。根據(jù)壓鑄加工過程中的溫度條件不同可以分為冷室壓鑄和熱室壓鑄兩種方法。其中，冷室壓鑄進(jìn)行產(chǎn)品鑄造加工中的壓力較高，且模具較大，技術(shù)更為成熟，在厚壁及大鑄件產(chǎn)品制造中應(yīng)用更多；而熱室壓鑄采用鵝頸管式自動給料，壓鑄制造過程中氣體進(jìn)入較少，其鑄造加工的壓力也比較小，鑄造面積小，在薄壁與小鑄件加工中應(yīng)用較多，其技術(shù)也較為成熟。

其次，鎂合金鍛造加工成型技術(shù)的加工制造原理與鋁合金基本相同，但是，由于鎂合金材料在高溫條件下的材料表面摩擦系數(shù)較大，且流動性較差、粘附力大等特點，充填較深的垂直模孔不易實現(xiàn)，而鍛造后產(chǎn)品的內(nèi)外圓角半徑及厚度均比鋁合金材料大。此外，鎂合金材料加工成型中，表面涂裝技術(shù)是為避免鎂合金材料產(chǎn)品使用中氧化與腐蝕影響，同時為提高其產(chǎn)品美觀性所采取的技術(shù)手段，比較常見的鎂合金材料表面涂裝技術(shù)包含化學(xué)處理涂裝方法與陽極氧化法、噴漆涂裝法、電鍍法等。而鎂合金材料加工的焊接技術(shù)則是針對鎂的活性較強(qiáng)，需要通過較高的焊接技術(shù)進(jìn)行材料拼裝連接，需要注意的是，鎂合金材料焊接技術(shù)原理與鋁合金基本相似，但是，由于鎂合金材料焊接中更容易產(chǎn)生氣孔，因此，在焊接應(yīng)用中需要對其裂紋的敏感性進(jìn)行考慮，以合理進(jìn)行焊接加工。

針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鎂合金零件，無法開模的前提下，采用氬弧焊接技術(shù)來完成零件的加工。最后，鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)作為一種新興加工成型技術(shù)，將鎂合金材料進(jìn)行加熱至半固態(tài)，通過擠壓加工成所需產(chǎn)品，該產(chǎn)品的力學(xué)性能高，尺寸公差小、位置精度高、表面光滑、質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率低。

4 結(jié)束語

雖然當(dāng)前人們對鎂合金材料在理論與實用性方面進(jìn)行了大量的研究，但隨著加工成型技術(shù)、工藝的不斷發(fā)展，制造成本的降低，鎂合金材料的開發(fā)潛力與發(fā)展前景仍然非常廣闊?？傊?，對鎂合金材料的應(yīng)用及其加工成型技術(shù)研究，有利于促進(jìn)其在實際中的推廣應(yīng)用，同時促進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)品的加工制造技術(shù)水平提升，具有十分積極的作用和意義。

參考文獻(xiàn)

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