1镁合金铸件的化学成分(1)
ZK61M变形镁合金铸造工艺研究
ZK61M变形镁合金铸造工艺研究周江;刘科研;金龙兵;张宏伟;张燕飞【摘要】ZK61M变形镁合金铸造过程中经常出现铸锭表面开裂.据此试验研究了合金成分(Zn、Zr含量)对铸锭组织和性能的影响,铸造工艺参数(铸造温度、冷却强度、铸造速度、结品器)对铸锭质量和开裂缺陷的影响,铸锭均匀化丁艺参数对铸锭组织和加工塑性的影响.确定了ZK61M镁合金的成分范嗣,w(Zn)=5.3%～5.5%,w(Zr)=0.6%～0.8%;优化了铸造工艺参数,防止熔体过热,铸造温度695℃～705℃,铸造速度36 mm/min～40 mm/min,改进结晶器,减少二次水冷却强度;铸锭均匀化工艺参数390℃ 12 h.这样形成了ZK61M镁合金铸锭稳定的生产工艺,大大减少了铸锭表血开裂.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2010(038)008【总页数】4页(P13-16)【关键词】ZK61M变形镁合金;铸锭开裂;铸造工艺【作者】周江;刘科研;金龙兵;张宏伟;张燕飞【作者单位】东北轻合金有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060【正文语种】中文【中图分类】TG292根据生产工艺不同,镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。
由于镁合金属于密排六方结构,塑性变形能力差,很难加工成板、带、棒、型材和锻件,因此当前应用较广的是铸造镁合金,采用铸件作为结构材料使用。
变形镁合金的生产难度很大,技术也不完善,成为限制镁合金广泛应用的主要问题。
本课题针对ZK 61M变形镁合金铸造过程中经常出现的表面开裂问题进行系统分析,深入分析ZK61M镁合金的强韧化机理,通过对合金成分、铸造工艺以及均匀化工艺展开全面研究,确定合金成分的合理配比,优化熔铸工艺,保证铸锭质量,制定均匀化处理制度,减少开裂,提高成品率,最终形成稳定、成熟的铸造生产工艺。
变形镁和镁合金牌号和化学成分
变形镁和镁合⾦牌号和化学成分变形镁及镁合⾦牌号和化学成分（送审稿）编制说明1 ⼯作简况1.1任务来源随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求⽇益提⾼，镁合⾦产品展现出⼴阔的应⽤前景。
镁合⾦具有密度低，⽐强度和⽐刚度⾼，电磁屏蔽效果好，抗震减震能⼒强，易于机加⼯成形和易于回收再利⽤等优点，在航空、航天、汽车、3C产品以及军⼯等领域都具有巨⼤的应⽤潜⼒。
尤其是近⼏年来，国家新材料产业规划中，镁合⾦以其⾃⾝的优点更是作为⼗⼆五期间重点推⼴和应⽤的⾦属材料。
随着镁合⾦应⽤领域的不断拓展，新型镁合⾦的研究与投⼊应⽤也是层出不穷。
其中具有典型意义的产品包括3C⾏业⽤超轻镁锂系列合⾦的研发成功，更是突破了镁合⾦原有的合⾦系列；镁合⾦稀⼟系⾼强耐热镁合⾦的不断深⼊研究，更是将镁合⾦的品种和应⽤推向了更⾼更⼴的领域。
GB/T 5153-2003国家标准中规定的原有的合⾦牌号和化学成分已经⽆法满⾜新型镁合⾦⽣产、使⽤与发展的要求，修订和完善本标准势在必⾏⽽且迫在眉睫，镁合⾦⾏业的蓬勃发展需要⼀部完善的统⼀的国家标准对镁合⾦牌号与化学成分进⾏统⼀和规范。
国标委综合[201×]×××号⽂件及中国有⾊⾦属⼯业协会中⾊协综字[201×]×××号⽂件，下达了编制《变形镁及镁合⾦牌号和化学成分》国家标准的任务，并确定了东北轻合⾦有限责任公司为编写单位。
1.2 起草单位东北轻合⾦有限责任公司（原东北轻合⾦加⼯⼚）简称东轻公司，是作为“⼀五”期间原苏联援建的156项重点⼯程中的2项建设发展起来的新中国第⼀个铝镁合⾦加⼯企业。
2008年被国家有关部委认定为国家级⾼新技术企业。
东北轻合⾦有限责任公司现⽣产能⼒8.25万吨，⽣产《天鹅》牌铝、镁及其合⾦板、带、箔、管、棒、型、线、锻件和深加⼯制品等18类产品，228种合⾦，公司每年有10%左右的产品远销美国、⽇本、新加坡等16个国家和地区。
镁合金熔剂的组成比例和应用方法
镁及镁合金加工熔剂RJ-1熔剂RJ-2熔剂RJ-3熔剂RJ-4熔剂RJ-5熔剂RJ-6熔剂熔解剂精炼剂覆盖剂RJ-1熔剂RJ-2熔剂RJ-3熔剂RJ-4熔剂RJ-5熔剂RJ-6熔剂熔解剂精炼剂覆盖剂镁加工熔剂使用原理:将熔剂加入熔融镁内除去镁中杂质的镁精炼方法。
主要除去镁中的氧化物、氮化物和碱金属杂质，是粗镁精炼的常用方法。
熔剂由碱金属、碱土金属的氯化物、氟化物和某些氧化物组成，分为精炼熔剂和覆盖熔剂两类。
精炼熔剂的主要作用是捕集粗镁中的非金属杂质。
熔剂对熔融镁的润湿性较差，而对镁中机械夹杂着的氧化物粒子的润湿性很好，因而能吸附这类杂质粒子。
吸附氧化物粒子的熔剂以上有关该产品的数据反映了我公司最新的知识和经验,由于用途的多样性,该产品在数据上的沉降在熔融镁的底部而被除去。
此外，熔剂中的：MgCl2还能通过化学作用除去镁中的碱金属杂质：MgCl2+2Na(K)=Mg+2NaCl(KCl)覆盖熔剂的主要功能是有效地保护镁在精炼过程中不与空气接触，以减少镁的氧化燃烧损失。
因此，覆盖熔剂的密度必须低于熔融镁，才能浮在其上，将镁与空气隔离。
覆盖熔剂也具有一定清除氧化物杂质的作用。
两类熔剂都必须对熔体镁的润湿性差，才能实现精炼之后与金属镁很好分离，达到应有的精炼效果。
产品说明:★RJ-1熔剂RJ-1 fluxRJ-1熔剂在熔融状态时比重较镁小，有一定的灭火性能，对金属熔体和工具有很好的湿润性，是镁和镁合金熔炼浇注时坩埚，浇包及其他工具的洗涤剂。
经洗涤后的工具不污染熔炼和浇注的金属熔体。
对提高铸锭、铸件的质量，减少金属烧损和增加工具的适用寿命都起到明显的作用。
Its specific gracity is smaller than magnesium in fusion with good wetness which is the good detergent when magnesium smelting with no pollution for the metal melt.It can improve the quality the product and decrease the loss.以上有关该产品的数据反映了我公司最新的知识和经验,由于用途的多样性,该产品在数据上的★RJ-2熔剂RJ-2 fluxRJ-2熔剂用于镁和镁合金的精炼。
镁及镁合金
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30Байду номын сангаас36
物理性能 比重 传热系数
单位
AZ91
AM60
A380 DC
A356 T6
尼龙 ABS
钢
g/cm3 W/m· k
1.81 51
1.79 61
国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒脱硫效果比 碳化钙好，虽然镁价格比碳化钙高，但用量为碳化钙的1/6～1/7，镁脱硫比 碳化钙经济。吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%。
金属还原剂：如稀土合金、钛等到。 镁牺牲阳极保护阴极：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运
186
205 90
无缺口冲击强度
有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量
J
J % GPa
6
1.5 3 45
22
3.2 8-15 45 60 0.35
3.5
4 72
11
5 73 8 8.9 17 2.1 30-50 207
剪切模量
布氏硬度 泊松比
GPa
14
65 0.35
27
80 0.33
28
80
83
140 0.30
50 40 30
80 70 60 50 40 30 20 10 0
万吨
98
00
02
04 20
年度
19
20
20
世界镁产量 中国镁产量
镁合金压铸技术分析
· 4 44 · Aug 2000
FOUNDRY
Vol149 No18
111 压铸镁合金的物理特性 (1) 密度低 、比强度和比刚度高 。如表 1 所示 ,
压铸镁合金的密度仅为铝合金的 2/ 3 、钢铁的 1/ 4 , 比强度和比刚度均优于钢和铝合金 , 远高于工程塑
料 。因此 , 压铸镁合金是一种优良的 、在许多应用领 域内可与上述材料竞争的轻质结构材料 。
对于压铸镁合金这一新宠 , 我们既不能坐视观 望 , 也不应采取简单的投石问路方式盲目上马 , 而应 对其技术特征作一番透视和冷静 、客观 、深入的分 析 , 真正做到知己知彼 , 有备应对 。
1 压铸镁合金的特点
常用压铸镁合金大多采用美国牌号 , 主要有 Mg2 Al2Zn , Mg2Al2Si , Mg2Al2Mn 和 Mg2Al2RE 四 大 系 列〔2〕。其主体成分镁的制取分二大类 : 一类是热还 原法 , 一类是电解法 。其中 60 %厂家以电解法制镁 。 电解法又可细分为 I G 法 , Dow 法和新电解法三种 。 镁来源于海水 、白云石矿与菱镁矿 , 原料十分丰富 , 但制备过程十分复杂 , 而且在制炼初期不能直接与空 气接触 , 须制成氧化镁或置于惰性气体中 , 故原镁的 制造成本相对较高 。压铸镁合金在熔炼时还易氧化燃 烧 , 必须采取相应的保护措施 。压铸镁合金具有一系 列与压铸铝合金不同的特点 。
(3) 尺寸稳定性高 , 使镁合金压铸件因环境温度 和时间变化所造成的尺寸不稳定减小 。
(4) 热导率高 (60～70W·m - 1·K- 1) , 仅次于铝 合金 (约 100～70W·m - 1·K- 1) , 故热扩散性良好 。
(5) 无磁性 , 可用于电磁屏蔽 。 (6) 耐磨性好 。 112 压铸镁合金的经济性分析 (1) 镁合金的尺寸稳定性好 , 在压铸作业中收缩 率一定 , 易事先预定 。 (2) 生产率高 。与铝合金相比 , 其比热容和结晶 潜热小 , 在压铸型内凝固速度快 (100～1000 ℃/ s) , 单位时间作业率可比铝合金压铸提高 40 %～ 50 % , 起模斜度也比铝合金压铸件小 , 更易保证获得表面粗 糙度细的压铸件 。
镁合金铸锭标准
镁合金铸锭标准一、化学成分镁合金铸锭的化学成分应符合国家相关标准和双方约定。
每种牌号的镁合金铸锭都对应一个特定的化学成分范围。
为确保铸锭的性能，生产过程中需严格控制化学成分。
二、物理性能1. 密度：镁合金的密度一般在1.7-1.8g/cm³之间，具体数值取决于其化学成分。
2. 导热性：镁合金的导热性能良好，有利于铸造过程中的热量传递。
3. 热膨胀系数：镁合金的热膨胀系数应适中，以保证在使用过程中尺寸稳定。
三、尺寸规格镁合金铸锭的尺寸规格应符合相关标准和用户需求。
铸锭的长度、宽度、高度以及重量等参数都应在标准范围内。
同时，铸锭的形状应有利于后续加工和使用。
四、表面质量镁合金铸锭的表面应光滑、无裂纹、无气孔等缺陷。
铸锭表面应进行防锈处理，以提高其耐腐蚀性能。
五、内部质量镁合金铸锭的内部应无缩孔、疏松等缺陷。
生产过程中应采用适当的工艺措施，确保铸锭的内部质量。
六、机械性能镁合金铸锭的机械性能主要包括硬度、抗拉强度、屈服强度等。
这些性能指标应根据不同用途的镁合金铸件进行选择。
具体数值应在相关标准范围内。
七、铸造方法镁合金铸锭的生产应采用适当的铸造方法。
目前常用的铸造方法有砂型铸造、金属型铸造等。
选择铸造方法时应考虑铸件的结构、尺寸、批量等因素。
八、检验规则为确保镁合金铸锭的质量，应对其进行严格的检验。
检验项目包括化学成分、物理性能、尺寸规格、表面质量、内部质量、机械性能等。
检验规则应根据相关标准和用户需求制定，以确保铸锭的质量符合要求。
机械制造工艺基础部分课后答案_1530
• 应用范围：压力铸造广泛应用于汽车，拖拉机，仪器仪表，医疗器械等 制造行业中；低压铸造常用来生产汽缸体，汽缸盖，活塞，曲轴箱，壳 体等高质量铝合金，镁合金铸件，有时用于生产铜合金，铸铁件。挤压 铸造适合于生产各种力学性能要求高，气密性好的后壁铸件，如汽车铝 轮毂，发动机铝活塞，铝缸体，制动器铝铸件等，不适合生产结构复杂 的铸件。
3.4.3 用下列板材制作圆筒型低压容器，试分析其可焊性，并选择焊接方法 和焊接材料。 （1）A3钢板，厚20 mm ，批量生产；（2）20钢板，厚2mm，批量生产； （3）45钢板，厚6mm，单件生产；（4）紫铜板，厚4mm，单件生产；（5） 铝合金板，厚20mm，单件生产；（6）镍铬不锈钢板，厚10mm，小批生产。
2.采用同时凝固以便冷却均匀，或用“反变形”工艺。 3.采用如下图所示结构。或增加外圆角，减小热节。
1.1.11 某铸件时常产生裂纹缺陷，如何区分其性质)热裂常发生在 铸件的拐角处，截面厚度突变处等应力集中的部位 或铸件最后凝固区的缩孔附近或尾部。裂纹往往沿晶界产生和发展， 外形曲折，不规则，裂缝较宽，裂口表面氧化较严重。
（2）常见的切屑有带状、节状、崩碎三类切屑。
4.3.2 粗车45钢轴外圆，毛坯直径dw=86mm，粗车后直径 dm=80mm，被加工外圆表面长度lw=50mm，切入、切出长度 l1=l2=3mm，切削用量 vc=120m/min ，f=0.2mm/r，ap=3mm， 试求基本工艺时间tm。
镁合金
其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。
应用范围：镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。
镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。
另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。
镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。
比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。
镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。
屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。
适应制造汽车各类压铸件。
但镁合金线膨胀系数很大，达到25～26 μm/m℃，而铝合金则为23 μm/m℃，黄铜约20 μm/m℃，结构钢12 μm/m℃，铸铁约10μm/m℃，岩石（花岗岩、大理石等）仅为5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。
其特点是：密度小，比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐腐蚀性能好。
主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。
目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。
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镁合金铸件的化学成
a:富铈.
b:富钕.钕含量(质量分数)不应小于70%.
c:富钕和重稀土.WE54A.WE43A含稀土元素钕(质量分数)分别为1.5%∽2.0%.2. d:如下调整成分可改善合金抗蚀能力:w(Mn)≤0.03%,w(Fe)≤0.01%,w(Cu)≤0 e:其他元素指在本表表头中列出了元素符号,但在本表中却未规定极限数值含f:如果猛含量达不到表中最小极限,或铁含量超出表中规定的最大极限,而Fe/ g:钍含量加稀土含量为1.5%～2.4%.
h:稀土元素为镨钕混合物,钕含量大约不小于70%.
化学成分
5%∽2.0%.2.0%～2.5%,余量为重稀土.≤0.01%,w(Cu)≤0.02%,w(Zn+Ag)≤0.2%.未规定极限数值含量的元素.
的最大极限,而Fe/Mn值应付和表中规定.。