压铸镁合金的研究现状及应用前景

在今天人们更关注可持续发展和环境保护时，以质轻和可回收利用为应用特点的镁合金结构材料的开发和应用越来越受到世界各国的重视，并日益成为现代工业产品的理想材料。目前，镁及镁合金的需求量一直呈稳定增长的趋势，根据国际镁协会估计，未来随着世界汽车工业的发展，将促进镁需求量持续增长，估计到年世界汽车保有量将比目前增加) 倍，达亿辆，今后年，汽车工业对镁需求量的年增长率将达。镁合金作为一种发展迅猛的绿色环保合金，由于其密度小比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、电磁屏蔽性好、具有优良的抗腐蚀性、良好的减震性、优良的加工性能、易加工且加工成本低以及良好的充型流动性和可再生利用等一系列优点，并且近年来价格逐年下降，如典型的铸造

镁合金价格已经降到万元人民币9#，比最常用的铝硅合金价格7万元人民币9还低，因此成为钢、铁、铝和塑料等结构材料的替代品，使其在汽车、电子、家电、通讯、仪表及航空航天等领域的应用日益增多B0!15。就目前发表的研究成果看，虽然新的成型方法较多，但仍以压铸成型为主，即便新的成型方法也是由压铸基本原理派生而。

压铸镁合金的性能镁合金压铸工艺性能压铸是镁合金铸造最主要的成形工艺。世界镁铸件总产量的=02是用压铸工艺生产的。镁合金有优良的压铸工艺性能：镁合金液粘度低，流动性好，易于充满复杂型腔。用镁合金可以很容易地生产壁厚的压铸件，现在最小壁厚可达镁压铸件的铸造斜度为，而铝合金是镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金，压铸过程中对模具冲蚀比铝合金小，且不易粘型，其模具寿命可比铝合金件倍镁合金件压铸周期比铝件短，因而生产效率可比铝合金提高镁合金铸件的加工性能优于铝合金铸件，镁合金件的切削速度可比铝合金件提高7/2，加工耗能比铝合金件低7/2。生产经验表明由于生产效率高，热室压铸的镁合金小件的总成本低于冷室压铸的铝合金同样件。

镁合金的腐蚀性能

阻碍镁合金应用的最重要因素是它的化学活性，在许多情况下导致低的腐蚀抗力。在没有应力的情况下，于严格规定了杂质的含量，故具有高的抗腐蚀性能。通常，在空气和腐蚀性溶液中，镁合金的疲劳寿命会随含量的增高而增长当含量增加到时，在空气和蒸馏水或溶液中，导致其疲劳寿命有所减少。镁合金的腐蚀疲劳寿命主要取决于溶液的酸性。镁合金在溶液中，在低于应力作用下，其对高周循环疲劳是很敏感的。研究表明，在的, 溶液中挤压镁合金的腐蚀疲劳寿命是压铸镁合金的倍。镁合金的耐蚀性主要与杂质元素含量密切相关，因此通过调整化学成分、表面处理和控制微观组织等均可改善其耐蚀性，但在熔炼时去除杂质以提高镁合金液纯净度及适当添加合金元素是提高其耐蚀性的主要手段。

镁合金压铸技术的发展方向

目前，普遍应用于镁合金压铸生产的设备为冷室、热室压铸机。在冷室压铸机方面，美生产出了第一台锁型力达的大型镁合金压铸机年又生产出第一台锁型力达的世界最先进的大型镁合金压铸机，该机集合金化、压铸于一体，并采用了取件机器人。美国通用汽车公司的的直角承梁，还有汽车座框架和汽车轮毂等产品。热室压铸机的锁型力一般在以下，压铸生产效率是同容量冷室压铸机的0 倍，压铸件质量一般在以下，非常适用于薄壁铸件的生产。用热室压铸机生产的产品有英国公司生产的质量为的自行车架，美国公司生产的的电脑外壳等产品。受到国家“十五”科技攻关重大专项支持的镁合金开发应用项目已生产出我国首台最大合型力的镁合金压铸机。我国目前约有台压铸机用于生产镁合金压铸件，主要用于生产桑塔纳汽车铸件、林业机械、军工、航天部件、手提电脑及手机外壳等。随着加入EHI 后一系列协议的实施，我国将由制造大国向制造强国迈进，香港及台湾地区的企业家正酝酿将镁合金成型设备迁到沿海开放城市生产。镁合金压铸工艺技术的发展趋势近年来，一些新的压铸方法包括真空压铸、充氧压铸、半固态压铸也相继发展应用。其在消除铸造缺陷，提高铸件内在质量方面具有传统压铸方法无法比拟的优点。

（1）真空压铸法

真空压铸通过在压铸过程中抽除型腔内的气体而消除或减少压铸件内的气孔和溶解气体，提高了压铸件的力学性能和表面质量。目前已成功地用该方法生产的汽车轮毂、方向盘零件，其铸件伸长率由提高至。（2）充氧压铸法

充氧压铸是在金属液充型前，将氧气或其它活性气体充入型腔，置换型腔内的空气。金属液充型时，活性气体与充型金属液反应生成金属氧化物微粒弥散分布在压铸件内，从而消除了压铸件中的气体，使压铸件

可热处理强化，这方面的应用如日本轻金属公司用充氧压铸法生产出了计算机镁合金整体磁头支架、汽车轮毂等产品。

（3）半固态流变压铸技术

半固态流变压铸具有充型平稳、无金属飞溅、金属液氧化少、节能、操纵安全、减少铸件内孔洞类缺陷等优点。该方法的另一个优点是减少了铸件的收缩率，对某些铸件甚至可以采用零起模斜度，显著减少了铸件的脱模阻力，提高了铸件的尺寸精度。年，美国LIE 化学公司发明的镁合金半固态压铸工艺为镁合金的半固态金属加工迈出了第一步，并取得项专利。目前该技术已在美国、加拿大、日本等国家得到应用，逐步实现了商业化；该公司又于年推出了第二代半固态压铸设备，已生产出的镁合金半固态压铸件有汽车传动器壳盖、点火器壳体等。此外，用碳化硅增强的镁基复合材料结合半固态铸造方法，虽然目前尚未达到商业应用阶段，但将是今后压铸领域的一个发展方向。

（4）镁合金的压缩金属成形技术美国俄亥俄精密成形公司研制的镁合金金属压缩成形技术是在整个压铸件表面加压的成形方法。在压力下凝固，改善了金属微观组织，减少了晶粒尺寸和孔隙率，铸件致密均匀，生产出的铸件性能接近锻造的，可用于生产性能要求高、形状复杂的铸件。镁合金压铸技术的应用镁合金在汽车工业中的应用随着激光技术和新材料的发展，汽车的模式和材料应用也受到影响。汽车用材料由钢件逐渐转向铝合金和镁合金压铸件+,-.。镁合金压铸件的快速增长主要是由欧美地区发达国家汽车工业面临汽车质量轻、耗油少、符合新的环保要求而促成的。此外，镁合金压铸件在汽车上的应用可以改善汽车的结构和动力性能。为了降低轿车自重以减少汽油消油耗降到以下），用镁合金做汽车零件是汽车实现轻量化、节能化、减少污染的理想途径。如镁合金轿车仪表架比采用铝铸件减轻)31，镁合金轿车门比采用铝铸件减轻同时使轿车的使用性能更加优良。目前，镁合金压铸技术在汽车零部件上的应用已超过种，例如：汽车仪表板、座位架、方向操纵系统部件、制动马达、离合器外壳、转向柱轮、轮毂、变速箱、引擎盖等。奥迪汽车中最

有意义的镁合金压铸部件当数型奥迪汽车的变速箱来说，它的单车镁合金压铸件的总质量已达，其未来目标是将单车的镁合金压铸件总质量增加至。美国福特汽车公司采用镁合金生产车座支架取代钢制支架，使座椅质量从。目前，日本三菱铝业公司与澳大利亚工业科技部合作，开发一种超轻量的镁合金发动机。瑞典最新推出的沃尔沃EF,--- 车型是高科技、设计及材料发展研究项目的结晶，质量仅为G--/B，共用4-/B 我国最新研制出新型压铸镁合金，其成分与德国德2IJK-1- 镁合金成分相当，但杂质含量低，具有较高强度、硬度、韧性和较高的抗蚀性能。目前，我国在汽车上使用镁合金压铸件的，只有桑塔纳轿车的变速箱壳体和壳盖，宁波市神光电炉有限公司,2000年开始生产镁合金汽车方向盘。镁合金在电子工业中的应用电子工业是当今发展最为迅速的行业，也是新兴的镁合金应用领域。由于数字化技术的发展，各类数字化电子产品不断出现，电子器件高度集成化和小型化，电子工业对镁合金的增长需求缘于镁合金在减轻质量、高的刚度和良好的薄壁铸造性能等方面的优点；同时，其导热性好、热稳定性高、电磁屏蔽特性好、阻尼性能好和可回收再用等特性，这也是电子行业将目光投向镁合金的重要原因。镁合金压铸企业主要分布在发达国家，由于价格偏高，因此镁合金压铸零部件在许多领域的应用受到很大限制。

我国是镁合金生产和出口大国，目前约有多个镁合金生产企业，镁产量约)，占世界的并以每年),^的速度增长，其中出口)-万#。就世界范围而言，压铸业消耗了镁合金产量的。就镁合金制品国际市场需求来看，市场容量很大、层次多。入世后，世界发达地区的镁合金制品生产会向我国转移。我国汽车、通讯和电子业将面临十分严峻的形势，同时也为提升镁合金及镁合金制品出口附加值提供了更大的机遇。因此，进一步发展的市场定位是全球化多层次高品质镁合金制品的开发和制造。镁合金压铸装备及零部件生产工艺，在技术上是成熟的；镁合金的应用符合节能、环保和可持续发展战略；压铸镁合金属高新科技，符合“创新创技”、“科教兴国”之战略。镁合金压铸技术已引起我国压铸企业及高校、科研单位的充分重视，并正在投入大的人力和财力进行研究开发。日上海举行的第三届中国国际压铸会议上，收录的$’ 篇论文中，关于镁合金的论文就达这说明镁合金的研究已经引起学术界的充分重视，一些有胆识的企业家也正在投入巨额资金开发新产品，发展镁合金压铸业。相信我国镁合金压铸技术必将在激烈竞争中取得快速发展。