鎂合金具有多項優(yōu)點，包括高比強度、高比彈性模量、高阻尼減震性、高導熱性、高靜電屏蔽性、高機械加工性和極低的密度。自20世紀40年代以來，鎂合金已廣泛應用于汽車、航空和航天等領域。進入90年代后期，鎂合金產品還開始在自行車、電子產品和其他民用領域得到應用。

        在汽車和飛機零件中采用鎂合金制造可大幅減輕重量，降低燃油消耗。而在手機、筆記本電腦以及某些家用電器的外殼上采用鎂合金，則能顯著提升產品的散熱性能和抗震能力，同時有效減少對人體和環(huán)境的電磁輻射危害。此外，應用鎂合金制造汽車零件有助于提升汽車的安全性和舒適性。因此，鎂合金在汽車和電子設備中的使用量正以每年20%的速度增長，成為近代金屬工程材料中的一項重要創(chuàng)新。此外，鎂合金具有完全可回收利用的特性，是一種環(huán)保的綠色金屬，被譽為“21世紀的綠色工程材料”。

1．鑄造鎂合金的發(fā)展

  鑄造鎂合金和變形鎂合金是根據成形工藝的不同而劃分的兩類鎂合金。它們在成分和組織性能上存在相當大的差異。鑄造鎂合金主要用于制造汽車零部件、機械殼體和電氣構件等，而變形鎂合金主要用于制造薄板、擠壓件和鍛件等。鑄造鎂合金由于其良好的流動性和充填性能，常用于通過鑄造工藝制造復雜形狀的零部件。這種鎂合金具有輕量化、高比強度和耐腐蝕性等優(yōu)點。鑄造鎂合金的缺點是韌性較低，易產生缺陷，如氣孔和熱裂紋。因此，在鑄造過程中需采取合適的工藝控制和缺陷修補方法。隨著鎂合金工藝和合金配方的不斷改進，鑄造鎂合金在汽車工業(yè)中得到廣泛應用。它們可以替代傳統(tǒng)的鋁合金和鋼材，用于制造車身結構、發(fā)動機零部件、轉向系統(tǒng)和底盤部件等。鑄造鎂合金的應用可以顯著降低汽車的整體重量，提高燃油經濟性和綜合性能。鑄造鎂合金大致可以分為三個階段：

  （1）第一個階段是一個基礎階段 主要在鎂中加入鋁和鋅，即Mg-A1-Zn系合金。這類合金可得到與鑄造鋁合金相近的抗拉強度。我國的ZM5、英國的L121及美國的AM80A都屬于這類合金，主要添加元素為鋁，而鋅的含量較低，主要是因為鋅含量增加時，容易出現顯微疏松。

  （2）第二個階段是一個改進階段 在鎂中加入鋯，常見的含鋯合金系有Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr等。鋯在鎂合金中的主要作用就是細化鎂合金晶粒，從而提高鎂合金的屈服強度，并使鎂合金具有良好的抗疲勞性能和較低的缺口敏感性。缺點仍然是因為結晶間隔較寬，容易出現顯微疏松和熱裂傾向。所以目前應用最多的是不含鋯壓鑄鎂合金Mg- Al。另外為了提高鎂合金高溫抗蠕變性能，產生了以稀土元素為主要組元的鎂合金。 中國熱加工網

  （3）第三個階段是提高階段 在鎂合金中加入銀，銀合金化后能增強時效強化效應，大大提高了鎂合金的高溫強度和蠕變抗力，但會降低合金耐蝕性能。

2．鎂合金的液態(tài)成型方式

  當前，鎂合金的液態(tài)成型仍然以壓力鑄造、重力鑄造為主，鎂合金采用其他鑄造方式，如低壓鑄造、熔模鑄造等形式較少，其中壓鑄為鎂合金最主要的成型方式。

        2.1 鎂合金壓鑄

        壓鑄是一種常用的鎂合金成形工藝，也是應用最廣泛的方法之一。由于鎂合金具有良好的熱流動性，非常適合生產薄壁件。鎂合金壓鑄在20世紀20年代中期由德國的大眾汽車公司首先引入。隨后，美國、前蘇聯、日本以及歐洲的其他國家在汽車制造業(yè)中廣泛應用鎂合金壓鑄結構件，如曲軸箱、傳動軸外殼、空調機外殼、變速箱殼體、駕駛艙儀表板、輪箍、汽缸體、汽缸蓋、分配支架、油泵殼體、過濾器外殼等。自20世紀80年代以來，隨著鎂合金成本的降低，鎂合金在汽車、計算機和通訊設備等領域得到了越來越廣泛的應用，其中大部分是鎂合金壓鑄件。

        雖然全球范圍內鎂合金及其制備技術早已發(fā)展，但我國直到解放后才開始有自己的鎂工業(yè)。近年來，隨著我國汽車工業(yè)和電子通訊工業(yè)的快速發(fā)展，對鎂合金壓鑄件的需求不斷增加，我國的鎂壓鑄行業(yè)發(fā)展迅猛。從1995年的1562噸增長到2005年的8960噸，7年間產量增長了4倍多，平均年增長率達到60%。用鎂合金壓鑄件取代傳統(tǒng)的鑄鐵、鑄鋼件，甚至代替鋁合金壓鑄件，已經成為制造業(yè)特別是汽車制造業(yè)的發(fā)展趨勢。全國范圍內已經有許多工廠專注于鎂合金壓鑄件的生產和研究，例如深圳和東莞等地的數家工廠生產筆記本電腦外殼、手機外殼等鎂合金壓鑄件。重慶鎂業(yè)科技股份公司以摩托車和輕型汽車的鎂合金及零部件為重點，并同時開發(fā)各類加工材料；青島金谷鎂業(yè)股份公司專注于開發(fā)面向3C電子產品的鎂合金制品。

        傳統(tǒng)的壓鑄方法生產的鎂合金壓鑄件雖然得到了廣泛應用，但不能進行熱處理強化，也不能在較高溫度下使用。為了解決這些問題，提高壓鑄件的內在質量，并擴大壓鑄技術的使用范圍，近年來專家們在傳統(tǒng)壓鑄工藝的基礎上研究開發(fā)了一些新的壓鑄技術，如半固態(tài)壓鑄、真空壓鑄、充氧壓鑄和超高速壓鑄法等。這些新技術在消除鎂合金壓鑄件的鑄造缺陷、提高力學性能以及改善表面和內在質量方面取得了良好的效果。其中，真空壓鑄因其低含氣量、設備兼容性好以及優(yōu)異的鑄件性能等優(yōu)點而備受關注和大力發(fā)展。

        2.2 鎂合金重力鑄造

  重力鑄造是鎂合金成型方法中比較傳統(tǒng)的，壁厚較厚的鑄件目前仍多采用這種方式。重力鑄造又包括砂型鑄造、金屬模鑄造、半金屬模鑄造、殼型鑄造、熔模鑄造。鎂合金的砂型鑄造經歷了自然砂、二氧化碳砂、自硬樹脂砂的發(fā)展階段。它主要用于航天領域，因為它們與鋁和其他材料相比具有重量輕的優(yōu)點。熔模鑄造在鋁合金、鈦合金中應用很廣，但在鎂合金中采用的比較少，尚處于研發(fā)階段。

2.3 鎂合金低壓鑄造

  低壓鑄造是介于重力鑄造和高壓鑄造的一種鑄造方法，具有充型平穩(wěn)，補縮效果良好的特點，同時密封充型可以防止鎂合金暴露在大氣中而引起氧化燃燒，是鎂合金成型方法中一種比較好的方式，但長期以來這種成型方式在鎂合金中應用很少，主要是人們對于鎂合金低壓鑄造的過程缺乏了解。

3．鎂合金鑄造時存在的問題

        3.1 鎂合金的熔體保護

  由于鎂合金液很容易氧化,而且表面生成的氧化膜比較疏松,因此熔煉鎂合金時,防止氧化至關重要。鎂合金的熔體保護主要有兩種方法,即熔劑保護和氣體保護。目前國內外常使用的保護熔劑是商品化的RJ系列熔劑。其中，用得最廣泛的RJ-2熔劑的組分主要為氯鹽和氟鹽。用保護熔劑熔煉通常會帶來以下問題：

        ① 氯鹽和氟鹽高溫下易揮發(fā)產生有毒氣體，如HCl，HF等。

        ②由于熔劑的密度較大，部分熔劑會隨同鎂液混入鑄型造成“熔劑夾渣”。

        ③熔劑揮發(fā)產生的氣體有可能滲入合金液中，成為材料使用過程中的腐蝕源，加速材料腐蝕，降低使用壽命。因此，尋找氯鹽和氟鹽的代用材料或減少氯鹽和氟鹽的使用量，減少污染，提高保護效果，是開發(fā)鎂合金熔煉保護熔劑的努力目標。

  自20世紀60年代以來，一些專家學者開始尋找氣體保護劑。通過大量實驗，發(fā)現了對鎂合金液有一定保護作用的氣體，如 SF6，BF3，CF4，CClF2，CO2等。通過進一步研究，SF6的保護性能較好，使用SF6存在的問題主要是用量的控制問題，生產中如何根據熔煉保護狀態(tài)自動調節(jié)SF6的壓力、流量，達到既有利于保護，又減少SF6用量的目的，仍是SF6氣體保護正在有待深入研究的課題。

        3.2 鎂合金鑄件的質量問題

  在鑄造生產中，鑄件的質量是諸多因素的綜合反映，是多工藝流程配合的最終體現，與成形工藝、模具條件、環(huán)境狀況等密切相關。目前鎂合金鑄件在生產中會出現變形、欠鑄、留痕、冷隔、拉痕、縮孔、裂紋等鑄造缺陷。有的缺陷會影響后續(xù)工序的加工質量，影響性能，降低使用壽命，甚至危及安全。為避免缺陷產生，需采取一定工藝對策，主要從鑄造設備、生產環(huán)境、原材料等方面提出改進意見和對策，為鑄造工藝指明改進方向，提高鑄件質量。另外鎂合金強度不高，尚不能用于重要的結構件上；耐蝕性低，尤其是耐電化學腐蝕性能不高；高溫使用性能明顯偏低。 中國熱加工網

4．今后的發(fā)展方向

        4.1 鑄型設計

  由于鎂合金的化學、物理參數及鑄造特性與鋁合金有很大差異，因此鑄型設計則不能完全套用鋁合金壓鑄型設計原則。由于目前實際應用的鎂合金種類很少，鎂合金鑄型的研究亦未引起重視。隨著鑄造鎂合金種類和數量的日益增多，研制開發(fā)成本較低的鑄型材料、加工工藝、制定鑄型設計原則將成為今后鎂合金鑄造不可忽視的一個課題。 中國熱加工網

        4.2 鑄造過程數值模擬

  通過數值模擬，在計算機上進行虛擬鑄造成型，觀察鑄造生產全過程，了解合金液在充型和凝固過程中發(fā)生的各種現象，為型腔、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設計提供更科學的依據。通過對充型過程流場、溫度場的數值模擬，能夠較準確地表達鑄造成型過程中流動和傳熱規(guī)律，并可精確地顯示澆不足、冷隔、熱節(jié)的位置，對提高工藝設計水平、保證成型鑄件的質量和提高生產率、延長模具的使用壽命等具有重要意義。而目前對壓鑄鎂合金的充型規(guī)律、充型性能與壓鑄工藝參數的關系、充型臨界壁厚等了解甚少，因此，亟需進行系統(tǒng)研究。

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