什么是鎂合金？

鎂合金是以鎂為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。鎂合金密度只有1.7 kg/m3，是鋁的2/3，鋼的1/4，強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。

鎂合金具有密度低、比性能好、減震性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、工藝性能良好、耐蝕性能差、易于氧化燃饒、耐熱性差等特點(diǎn)，是實(shí)用金屬中的最輕的金屬。因此，鎂合金在電子產(chǎn)品、汽車、航空航天等需要高比強(qiáng)度金屬材料的領(lǐng)域具備廣闊的發(fā)展前景。

鎂合金的分類

按成形工藝，鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，兩者在成分、組織性能上存在很大的差異。鑄造鎂合金主要用于汽車零件、機(jī)電殼罩和電器構(gòu)件等。變形鎂合金主要用于薄板、擠壓件和鍛件等。 

國內(nèi)鑄造鎂合金一般按合金系列分為：鎂-鋁系：ZM5，ZM10；鎂-鋅-鋯系：ZM1，ZM2，ZM7；鎂-稀土-鋯系：ZM3，ZM4，ZM6。

鎂合金國際上大多采用美國ASTM 標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)鎂合金所含的1-2種主要合金元素，將鎂合金分為M 系（Mg-Mn）、AZ 系（Mg-Al-Zn）、AM 系（Mg-Al-Mn），Mg-Al-Ca 系（AX）、Mg-Al-Ca-Sr 系(AXJ)、ZC 系(Mg-Zn-Cu)、ZK 系（Mg-Zn-Zr）、EK 系(Mg-RE-Zr)、HM 系（Mg-Th-Mn）、QE 系(Mg-Ag-RE)、LA 系(Mg-Li-Al)和 WE系（Mg-Y-Nd）等。

鎂合金的優(yōu)點(diǎn)

鎂合金具有散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無磁性、屏蔽性好和無毒的特點(diǎn)。

鎂合金還有良好的耐腐蝕性能，電磁屏蔽性能，防輻射性能，可做到100%回收再利用。

鎂合金件穩(wěn)定性較高壓鑄件的鑄造行加工尺寸精度高，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工。

鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達(dá)0.5mm，適應(yīng)制造汽車各類壓鑄件。

鎂合金的缺點(diǎn)

1）易燃性

鎂元素與氧元素具有極大的親和力，其在高溫下甚至還處于固態(tài)的情況下，就很容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，放出大量熱，且生成的氧化鎂導(dǎo)熱性能不好，熱量不能及時(shí)發(fā)散，繼而促進(jìn)了氧化反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，形成了惡性循環(huán)，而且氧化鎂疏松多孔，不能有效阻隔空氣中氧的侵入。

2）室溫塑性差

鎂屬于密排六方晶體結(jié)構(gòu)，其在室溫下只有1個(gè)滑移面和3個(gè)滑移系，因此它的塑性變形主要依賴于滑移與孿生的協(xié)調(diào)動(dòng)作，但鎂晶體中的滑移僅發(fā)生在滑移面與拉力方向相傾斜的某些晶體內(nèi)，因而滑移的過程將會(huì)受到極大地限制，而且在這種取向下孿生很難發(fā)生，所以晶體很快就會(huì)出現(xiàn)脆性斷裂。在溫度超過250℃時(shí)，鎂晶體中的附加滑移面開始起作用，塑性變形能力變強(qiáng)。 

3）耐蝕性差

鎂具有很高的化學(xué)活潑性，其平衡電位很低，與不同類金屬接觸時(shí)易發(fā)生電偶腐蝕，并充當(dāng)陽極作用。在室溫下，鎂表面與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，形成氧化鎂薄膜，但由于氧化鎂薄膜比較疏松，其致密系數(shù)僅為0.79，即鎂氧化后生成氧化鎂的體積縮小， 因此耐蝕性很差。

4）高溫強(qiáng)度特別是高溫抗蠕變性能較差?，F(xiàn)在常用的鎂合金的使用溫度一般不超過120℃，這一缺點(diǎn)將使它在汽車行業(yè)的應(yīng)用受到限制。

鎂合金的鑄造工藝 

1）壓鑄 

壓鑄是鎂合金最主要的成形工藝，世界鎂合金鑄件的93%是用壓鑄工藝生產(chǎn)的。鎂合金有熱室壓鑄和冷室壓鑄兩種方式，主要取決于鑄件壁厚，熱室壓鑄一般用于薄壁鑄件。采用型腔抽真空的方法可以減少鎂合金鑄件的氣孔，真空壓鑄就是在壓鑄過程中抽出型內(nèi)氣體，以消除或減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。充氧壓鑄是一種無孔壓鑄，該法在充型前將氧氣或其它活性氣體充入型腔以置換型內(nèi)空氣，充型時(shí)，活性氣體與鎂合金液反應(yīng)生成彌散分布的金屬氧化物，達(dá)到消除壓鑄件內(nèi)氣體和氣孔的目的。用該法生產(chǎn)的壓鑄件可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。 

2）半固態(tài)鑄造 

半固態(tài)鑄造分為流變鑄造和觸變鑄造。觸變鑄造的工藝過程是由投料筒經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入料筒的固態(tài)鎂合金顆粒,憑借螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力及料筒加熱器的加熱,當(dāng)材料加熱到固液兩相區(qū)、達(dá)到一定的固相分?jǐn)?shù)時(shí),由螺桿推動(dòng)射入型腔成形。鎂合金觸變鑄造的優(yōu)點(diǎn)是：①非枝晶鎂合金坯料不需完全熔化,節(jié)省能源；②充型時(shí)不易產(chǎn)生飛邊,鑄件尺寸精度高;③鑄件致密,縮松少;④金屬漿料溫度低,鑄型壽命長;⑤不需要用SF6作為保護(hù)氣體,環(huán)境污染小;⑥生產(chǎn)過程安全性高。

3）擠壓鑄造 

擠壓鑄造的充型壓力比重力金屬型鑄造要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，其對(duì)鑄件成形的影響主要表現(xiàn)為提高充型速度，減少鑄件中的疏松和氣孔缺陷，提高鑄件的致密度和力學(xué)性能，獲得可以熱處理的鑄件。擠壓鑄造最重要的工藝參數(shù)是鑄型溫度、澆注溫度和合金的過熱度，合金本身的鑄造性能卻不十分重要，其它較重要的工藝參數(shù)為澆注金屬液的體積、金屬液潔凈度、充型壓力曲線、鑄型涂料、擠壓前金屬液停留時(shí)間等。要獲得無氣孔的擠壓鑄件，凝固溫度區(qū)間較大的AZ91鎂合金所需要的充型壓力比凝固溫度區(qū)間較小的AZ31大。 

4）鎂合金的其他鑄造方法 

低壓鑄造和差壓鑄造已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)鎂合金汽車鑄件，這兩種方法可以保證平穩(wěn)充型，避免鎂合金液氧化和卷氣，還可以在鑄造過程中將加壓系統(tǒng)與鎂合金的氣體保護(hù)有效地結(jié)合起來。鎂合金的精密鑄造和石膏型鑄造也得到了一定應(yīng)用。 

鎂合金的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 

國外發(fā)展現(xiàn)狀 

近年來，北美、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家相繼加大了對(duì)鎂合金開發(fā)與應(yīng)用研究的投入。鎂合金應(yīng)用和研究重點(diǎn)開始從宇航和兵工等領(lǐng)域擴(kuò)展到民用高附加值產(chǎn)業(yè)（如汽車、電腦、通信和家電等）。圍繞鎂合金材料的開發(fā),爭奪國際商業(yè)市場的競爭日趨激烈。

鎂合金在電子器件中的應(yīng)用增長加快，日本松下、NEC、SONY以及歐洲、美國、臺(tái)灣等著名公司已經(jīng)用鎂合金制造便攜式電腦、手提電話、攝錄像機(jī)殼體，顯示出了極強(qiáng)的竟?fàn)幜Α?/p>

國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國目前在鎂工業(yè)方面擁有三項(xiàng)“世界冠軍”。第一是鎂資源大國，儲(chǔ)量居世界首位；第二是原鎂生產(chǎn)大國；第三是出口大國。盡管如此,我國的鎂工業(yè)還存在著不少問題,主要表現(xiàn)在：1）原鎂生產(chǎn)技術(shù)比較落后，質(zhì)量不夠穩(wěn)定；2）出口產(chǎn)品絕大多數(shù)是廉價(jià)的純鎂錠，鎂合金出口比重只有15%左右；3）原創(chuàng)性的研究成果缺乏，目前出口的所有鎂合金錠幾乎全部按照國外的牌號(hào)生產(chǎn)，而且在鎂合金產(chǎn)品加工中的關(guān)鍵技術(shù)和裝備大部分依靠進(jìn)口。

中國鎂合金產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀是，鎂合金的優(yōu)勢已經(jīng)被許多企業(yè)所認(rèn)識(shí)，在汽車、摩托車和3C產(chǎn)業(yè)中鎂合金已經(jīng)開始獲得應(yīng)用，用戶包括上汽、一汽、二汽、奇瑞、隆鑫、海爾等。例如，一汽鑄造有限公司AM50鎂合金方向盤骨架；鎂合金壓鑄迅速增長，臺(tái)灣、香港和大陸投資的鎂壓鑄廠分布在幾乎全國各地，各種壓鑄機(jī)數(shù)量超過50臺(tái)，變形鎂合金加工開始起步。