鎂合金壓鑄技術(shù)的研究現(xiàn)狀

摘要：鎂合金在延展性、穩(wěn)定性、剛度與強(qiáng)度方面均在金屬結(jié)構(gòu)材料中均屬于上乘，經(jīng)過工藝手段的不斷完善，鎂合金也成為了密度最小的工業(yè)結(jié)構(gòu)材料，在航空航天、汽車制造、電子電器、機(jī)械五金等多領(lǐng)域均投入了大量使用，占有一席之地。本文將系統(tǒng)性地分析目前壓鑄技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并具體分析鎂合金的各類應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)介紹鎂合金的壓鑄成形技術(shù)，并探討鎂合金壓鑄技術(shù)在未來遇到的挑戰(zhàn)與轉(zhuǎn)型機(jī)遇，預(yù)測(cè)未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鎂合金;壓鑄技術(shù);成形技術(shù);發(fā)展方向

引言：伴隨著科技日新月異的發(fā)展，工業(yè)化經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，壓鑄技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域所占的比重也越來越大，工藝水準(zhǔn)也隨之不斷完善，創(chuàng)造出了更繁多種類、更優(yōu)良質(zhì)量的壓鑄合金。其中鎂合金的大量投入使用，更是加快了汽車輕量化進(jìn)程發(fā)展腳步、航空航天領(lǐng)域?qū)τ谛滦徒Y(jié)構(gòu)材料的研究使用，電子電器領(lǐng)域上也加速了設(shè)備在輕量化方向改進(jìn)，減少了油量電能消耗，大幅度提升新能源可利用率，極大的降低了生產(chǎn)成本。應(yīng)該說鎂合金具有極為寬廣的發(fā)展前景，鎂合金壓鑄技術(shù)也還有很大的進(jìn)步空間，著手高性能變形鎂合金加工材料的研究與開發(fā)也成了當(dāng)務(wù)之急的發(fā)展趨勢(shì)。

1、壓鑄技術(shù)的目前現(xiàn)狀

壓鑄技術(shù)自我國(guó)古代活字印刷術(shù)問世之際，便隨之應(yīng)運(yùn)而生，已經(jīng)有很長(zhǎng)一段歷史了，壓鑄設(shè)備也在不斷進(jìn)化，隨著經(jīng)濟(jì)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，如今的壓鑄技術(shù)可以完成同批次大量的零部件產(chǎn)品制造，進(jìn)行快速生產(chǎn)。同時(shí)也由于鑄造設(shè)備和每次開模的成本過高，因此盡量避免單次壓鑄產(chǎn)品，大部分時(shí)候都會(huì)選擇壓鑄大批量零件，才能提升利潤(rùn)額度。但據(jù)權(quán)威調(diào)研機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)資料顯示，我國(guó)的壓鑄件工藝水準(zhǔn)相比于發(fā)達(dá)國(guó)家依然具有一定差距，我們的技術(shù)提升依然有很長(zhǎng)的路要走，品牌化營(yíng)銷模式推行的也不夠好，比如國(guó)外較為成熟的壓鑄技術(shù)，我們還需要在規(guī)范的壓鑄產(chǎn)業(yè)體系建立、質(zhì)量把控嚴(yán)格、價(jià)格利潤(rùn)制定合理、品牌信譽(yù)公關(guān)力度等多個(gè)方面協(xié)調(diào)提升。

2、鎂合金的目前應(yīng)用

2.1鎂合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

鎂合金的耐腐蝕性較弱，但是具有輕量化等特點(diǎn)。第三代戰(zhàn)機(jī)之后使用頻率也降低了很多，目前分散化應(yīng)用于制造轟炸機(jī)與運(yùn)輸機(jī)等部件上，例如變速系統(tǒng)殼體與減速機(jī)匣等部位，由于輕盈，可以帶動(dòng)旋翼產(chǎn)生更大升力，是目前最為合適的材料。同時(shí)鎂合金也具有油類液體之中使用化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的特性，因此被大幅使用在齒輪機(jī)匣、油泵等部位。

2.2 鎂合金壓鑄件在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

鎂合金鑄件具有精度高、延展性強(qiáng)等特點(diǎn)，超優(yōu)質(zhì)的物理性能相較于其他合成金屬材料可極大程度滿足人們需求，如表2.1為鎂合金與鋁合金、鋼鐵、塑料等其他材料的物理性能對(duì)比。

鎂合金在合金材料中具有密度輕量化的顯著特點(diǎn)，同時(shí)，鎂與鐵不容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鎂與鐵進(jìn)行壓鑄時(shí)，熔化損失少，可大幅度提升壓鑄壽命，單位容量條件下，鎂的熱焓低，壓鑄速率高，并具有減少噪聲、減少振動(dòng)等優(yōu)良性能，同時(shí)耐磨性和耐腐蝕性也都具有優(yōu)勢(shì)。

2004 年鎂的國(guó)際社會(huì)產(chǎn)量便已經(jīng)達(dá)到63.40萬噸，最多用于跟鋁合金進(jìn)行搭配，可大幅度提升壓鑄速率，并每年都在直線遞增，如表2.2所示，世界主要地區(qū)三大消費(fèi)領(lǐng)域耗鎂量的變化情況，主要為鋁合金用鎂、鎂合金壓鑄用鎂、鋼鐵脫硫用鎂等。我們可以依此進(jìn)行預(yù)測(cè)，未來鎂合金的應(yīng)用，會(huì)超越鋁合金的應(yīng)用。

同時(shí)也跟隨汽車產(chǎn)業(yè)的不斷升級(jí)轉(zhuǎn)型，全世界都在朝著新能源方向發(fā)展，節(jié)能、環(huán)保的理念更加深入人心，汽車輕量化亟待解決，鎂合金在此占有一席之地。主要的汽車零部件對(duì)于鎂合金的應(yīng)用主要有下面四個(gè)系列：鎂鋁鋅錳AZ系列，鎂鋁錳AM系列、鎂鋁硅AS系列、美鋁鐵錸AE系列。應(yīng)用到汽車之中的零部件均為壓鑄件，雖然用鎂成本比用鋁成本高一些，但能夠使整個(gè)車身輕量化，耗油耗電量變低，隨之廢氣拍出也變少，同時(shí)也具有降噪減振性能。

3、鎂合金壓鑄工藝

對(duì)于全部的壓鑄合金而言，傳統(tǒng)壓鑄技術(shù)經(jīng)常會(huì)殘留氣體溶解在壓鑄合金內(nèi)，而后在金屬材料內(nèi)部產(chǎn)生高壓微孔，分布在壓鑄合金內(nèi)部，對(duì)于壓鑄合金品質(zhì)產(chǎn)生了極大影響，如果遭遇高溫環(huán)境，這些氣體更是會(huì)產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致壓鑄合金材料變形與表面鼓包，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的壓鑄方法，依然無法承受高溫環(huán)境作業(yè)，所以為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，我們需要提升壓鑄件工藝質(zhì)量，目前有真空壓鑄、充氧壓鑄、半固態(tài)金屬流變壓鑄、觸變壓鑄和擠壓鑄造。

3.1 真空壓鑄法

需要在壓鑄過程中通過真空環(huán)境，排出腔內(nèi)氣體，消除殘留氣泡，可以明顯減少溶解氣體，隨之壓鑄件的力學(xué)性能與表面質(zhì)量也得到了大幅度提升;

3.2 充氧壓鑄法

充氧壓鑄法也可以稱之為無氣孔壓鑄，或是PF法。金屬熔化成金屬液進(jìn)行充型之前，需要在模具中，用氧氣等活性氣體充滿型腔，排出腔內(nèi)空氣，再注入金屬液，而后同腔內(nèi)活性氣體接觸，生成金屬氧化物，徹底消除壓鑄件內(nèi)氣體。

結(jié)束語：

目前這些年，我國(guó)的鎂合金壓鑄件生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)具有極大的發(fā)展空間，也彰顯出了極大的優(yōu)勢(shì)，但是技術(shù)上一直稍有落后，等待我們?nèi)ヌ剿?、開發(fā)與應(yīng)用，我們必須及時(shí)更新鎂合金壓鑄設(shè)備，完善工藝流程，提高技術(shù)上的穩(wěn)定性，在航空航天、電子機(jī)械、通訊生活等多重方面加大鎂合金的應(yīng)用，從需求端出發(fā)，充分推動(dòng)鎂合金壓鑄業(yè)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：林占宏（1974-08-），男，漢族，青海大通人，本科，工程師，研究方向?yàn)殒V合金壓鑄。