镁合金熔炼原理与工艺
镁合金熔炼原理与工艺
1. 镁合金熔液与周围介质的作用
1.1 镁与氧的作用
镁与氧的亲和力要比铝与氧的亲和力大，通常金属与氧的亲和力可由它们的氧化物生成热和分解压来判断。氧化物的生成热越大，分解压越小，则与氧的亲和力就越强。镁与1g原子氧相比和时，放出598J的热，而铝放出531J的热。
镁和铝的另一区别是，没被氧化后表面形成疏松的氧化膜，其致密度系数α=0.79（Al2O3的α=1.28），这种不致密的表面膜，不能阻碍反应物质的通过，使氧化得以不断进行，其氧化动力学曲线呈直线式，而不是抛物线式，可见氧化速率与时间无关，氧化过程完全由反应界面所控制。镁的氧化与温度关系很密切，温度较低时，镁的氧化速率不大；温度高于500℃，氧化速率加快；当温度超过熔点650℃时，其氧化速率急剧增加，一旦遇氧就会发生激烈的氧化而燃烧，放出大量的热。反应生成的氧化镁绝热性能很好，使反应界面所产生的热不能及时的向外扩散，进而提高了界面上的温度，这样恶性循环必然会加速镁的氧化，燃烧反应更加剧烈。反应界面的温度越来越高，甚至可达2850℃，远高于镁的沸点（1107℃）引起镁熔液大量气化，甚至导致发生爆炸。
在金属中添加微量的金属铍（w（Be）=0.002%~0.01%）,可提高镁熔液的抗氧化性能。由于铍是镁的表面活性元素，富集于镁熔液表面，致使表面含铍量约为合金中含铍量的10倍，并优先氧化，氧化铍的致密度系数α=1.71，故氧化铍充填于氧化镁膜的孔隙中，形成致密的复合氧化膜。但铍的加入量不易过多，过多会引起晶粒粗化，降低力学性能，并加大热裂倾向。当温度高于750℃时，铍对镁的抗氧化作用大为降低。而镁合金的熔炼温度一般均高于750℃，因此用铍防止镁合金氧化仅是一种辅助措施。
1.1.1 镁与水的作用
镁无论是固态还是液态均能与水发生反应，其反应方程式见（1-1）和式（1-2）。在室温下，反应速度缓慢，随着温度升高，反应速度加快，并且Mg（OH）2会分解为水及MgO，高温时只发生式（1-1）的反应。在相同条件下，镁与水之间的反应，要比镁与氧之间的反应更加激烈。
Mg+H2O=MgO+H2↑+Q （1-1）
Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑+Q （1-2）
当熔融镁与水接触时，不仅因生成氧化镁放出大量的热，而且反应产物氢与周围大气中的氧迅速作用生成生成水，水又受热急剧气话膨胀，结果导致猛烈的爆炸，引起镁熔液的剧烈燃烧与飞溅。所以，熔炼镁合金时，与熔液相接处的炉料、工具、熔剂等均应干燥。
镁与水的反应也是镁熔液中氢的主要来源，它与镁合金铸件的主要缺陷—缩松的产生有密切关系。
1.1.2 镁与氮气的作用
镁与N2发生式（1-3）的反应。在室温下反应速度极慢，当镁处于液态时，反应速度加快，温度高于1000℃时，反应很激烈。不过此反应比Mg-O、Mg-H2O反应要缓慢的多。反应产物Mg3N2系粉状化合物，不能阻止式（1-3）反应继续进行，同时Mg3N2膜也不能防止镁的蒸发，所以氮气不能阻止镁熔液的氧化和燃烧。
3Mg+N2= Mg3N2 （1-3）
1.1.3 镁与氩、氦、氖等惰性气体的作用
氩、氦、氖等惰性气体均不与镁发生化学反应，可防止镁熔液的燃烧。但在这些气氛中，镁熔液不能生成防护性的表面膜，故不能阻止镁的蒸发，而镁在熔点以上有较高的蒸汽压。
1.1.4 镁与某些防护性气体的作用
1. 镁与CO2的作用
一般认为CO2与镁在高温下产生式（1-4）的反应。
2Mg+CO2=2 MgO+C（无定型）
试验表明，处于各种温度下的镁，在干燥、纯净的CO2中，其氧化速率均很低，这与表面膜中出现了无定型碳密切相关。这种无定型碳存在与氧化膜的孔隙中，提高了镁表面的膜致密度系数，使α=1.03~1.05.带正电荷的无定型碳，还能强烈的抑制镁离子（Mg2+）透过表面膜的扩散运动，故也能抑制镁的氧化。在干燥、纯净的CO2中，在700℃左右镁熔液表面形成晶莹的有金属色泽的薄膜，此膜具有一定的塑性，但随着温度的升高，表面膜逐渐变厚，变硬，致密度逐渐降低，所后发生开裂，失去了保护作用，镁开始燃烧。此外，CO2含有混合空气或水气时，CO2的防护性将下降。
2. 镁与二氧化硫的作用
SO2对镁熔液也有一定的防护作用。SO2与镁熔液发生式（1-5）和式（1-6）的反应，并在镁熔液表面生成很薄而致密的带有金属色泽的MgS·MgO复合表面膜，可抑制镁的氧化。当SO2从气氛中消失时，该表面膜就会破裂，镁熔液即发生燃烧，如果温度高于750℃此时膜也将破裂，起不到保护的作用，相反SO2将与镁熔液发生剧烈反应生成大量硫化物夹杂。国外有资料报道，在SO2气氛下熔炼镁，若在熔液表面上出现“菜花头”状的燃点时，有可能发生爆炸。用SO2作防护性气氛曾发生过爆炸事故，现在很少用。
3Mg+SO2=2 MgO+MgS （1-5）
2Mg+SO2=2 MgO+S （1-6）
MgS+4SO2+4MgO+4O2=5 Mg S O4（1-7）
3. 镁与六氟化硫的作用
目前国内外在熔炼镁合金中越来越多地使用SF6气体来防止镁熔液的氧化燃烧。SF6是一种无色、无味、无毒的气体，相对分子质量为146.1，比空气中4倍。从分子结构
看，一个硫原子被6个氟原子紧紧包围，具有化学惰性结构，在常温下及其稳定。通常将SF6气体加高压后变成液态，储存与专用的耐高压瓶中备用。
温度较高时（500℃），SF6将会将会发生分解，生成有毒的低氟化合物S2F10、SF4等。但在生产条件下的含量不大于保护气体总体积的1/1000，这些氟化物均在安全允许值内。
由X射线衍射分析证明，在高温时，SF6与镁发生化学作用，表面膜中有MgF2生成。是疏松的MgO膜转变为有MgO+组成的连续、致密的混合膜。因而含SF6的气氛有防止镁熔液氧化燃烧的作用。SF6与镁所发生的可能化学反应如下：
2SF6=2 SF4+nF+（1-n/2）F2
Mg+2F= MgF2
Mg+F2= MgF2
氧化增重实验证明：SF6对镁熔液的防燃烧作用与其含量有关，空气中SF6含量过低（体积分数小于0.01%）或过高（体积分数大于1%），镁的氧化曲线均属直线型，无防护作用。当SF6的体积分数处于0.01%~1%之间，氧化增重曲线呈抛物线型，有防护作用。保护气氛中SF6的体积分数大于1%时，不仅镁的抗氧化效果下降，而且气氛对设备还具有严重的腐蚀作用。
实验表明，体积分数为0.01%的SF6含量就可有效保护镁合金熔液，但实际应用的含量要大，这主要是因为SF6与镁液反应和泄露的损失所致。随着输入量的增加，液面上方SF6含量也增加，所消耗的SF6量也增加，因而镁合金熔炼装置必须要有效地密封，这样才有可能将SF6含量控制在一定的水平。
SF6防止镁熔液的氧化作用也受温度的影响。实验证明，温度升高，镁的氧化倾向加大，SF6含量也应相应的增加，见表1-1.所以SF6混合保护气体的组分和含量的优化是保护系统设计和控制关键。合金的元素对SF6空气的防护作用也有一定影响。如含铝的合金AZ91，其氧化倾向比纯镁低，含锌、锆合金的氧化倾下更小；而含稀土的合金，其氧化倾向比纯镁的还要高。一些研究结果表明，当温度高于705℃时，混合通入一定量的CO2有助于提高保护的效果。见表1-2.
表1-1 通入镁合金熔液表面最小的SF6含量的推荐值
表1-2 不同温度下保护型混合气体中的最佳成分
防护作用还受气氛干燥程度的影响，镁熔液在潮湿的SF6气氛中，要比在干燥的气氛中氧化严重，水的存在极大地加剧镁的氧化。尤其是在CO2+SF6的气氛中，如含有一定的水分，镁便有燃烧的可能，而干燥的CO2+SF6（SF6的体积约占总体积的1%）气氛中，其防氧化性比空气+ SF6混合保护气氛的效果要好的多，而且几乎不随合金种类和温度而发生大的变化。气氛中的水分能促使产生有毒的HF，并使镁的高温氧化加剧。因此有必要在生产中设置气体干燥设备。
综上所述，CO2、SO2、SF6等气体在不同条件下对镁熔液具有不同的保护效果，主要是生成了不同的表面膜。其次，这些气体的密度大于空气，在一定程度上起到了隔绝Mg-O反应的作用。同时也减弱了镁熔液对水气的敏感性。其中以SF6防燃效果最佳，欧美等过已将SF6气体作为防护剂，用于镁合金压铸、连续铸锭及浇注铸件等。但由于SF6具有很强的“温室效应”，为CO2的23900倍。为此国际镁业协会与挪威科技大学合作正在研究和开发新的保护气体以替代SF6，初步发现C2H2F4、C4F9OCH3具有与SF6相近的保护作用。
1.1.6 镁与熔剂的作用
为防止镁熔液的氧化燃烧，生产中一直采用在熔剂层保护下的熔炼。镁合金熔剂有两种作用：①覆盖作用，熔融的熔剂借助表面张力的作用，在镁熔液表面形成一连续、完整的覆盖层，隔绝空气，阻止Mg-O2、Mg-H2O反应，彻底防止了镁的氧化，也能扑灭镁的燃烧。②精炼作用，熔融的熔剂对非金属夹杂物具有良好的润湿，吸附能力，并利用熔剂与金属的密度差，把金属夹杂物随同熔剂自熔液中排除。
镁或镁合金熔剂的性质应当具有：①熔点低于纯镁或镁合金的熔点。②有足够高的液体流动性和表面张力，以便在熔融的金属上造成连续的覆盖膜。③有粘滞性，以便熔剂能够在合金的浇铸温度与金属分离，防止熔剂进入铸型中。④有润湿坩埚壁和炉底的能力。⑤有精练的能力，即从合金液中除掉非金属夹杂物的能力。⑥在约700~800℃时，密度要大于合金的密度，以保证熔剂的质点由合金液中沉淀下来。⑦不与镁及合金的其他组份起化学反应。⑧不与炉子材料起化学反应。表1.3是几种熔化镁的保护熔剂的成分配比。
镁合金熔剂主要由MgCl2、KCl、CaF2、BaCl2等氯盐，氟盐的混合物组成。熔剂中
采用碱金属和碱土金属的卤化物是因为他们的化学稳定性高。几种盐按一定比例混合，使熔剂的熔点、密度、粘度及表面性能均能较好地满足使用要求。
表1-3 熔化镁的几种保护熔剂的成分比例
镁合金熔剂的主要成分是MgCl2，它对镁熔液具有良好的覆盖作用及一定的精炼能力。MgCl2的熔点为708℃，易与其他盐混合形成低盐类混合物。如无水光卤石（w（MgCl2）=44%~46%），其熔点仅为400~480℃。因此流动性较好，在镁熔液表面能够迅速地铺展
AZ31B 镁合金挤压工艺研究
AZ31B 镁合金挤压工艺研究 黄光胜, 汪凌云, 范永革金属成形工艺Vol. 20 №. 5 2002:11-14 镁及镁合金是所有金属结构材料中最轻的,其密度只有1. 74g/ cm3 ,是铝的2/ 3 ,比钢轻78. 1 %。与其它金属材料以及工程塑料相比,镁合金具有很高的比强度和比钢度。镁合金已被誉为21 世纪的金属,近年来在汽车、航空航天、电子工业领域获得了迅速的发展,而且发展前景越来越好[1 , 2 ] 。作为一种新兴金属材料,镁的现有使用状况远没有充分发挥镁合金材料的潜在优势, 镁合金在实际工业应用方面的发展远不及铝合金和钢铁工业,其规模只有铝业的1/ 50 ,钢铁工业的1/ 160[3 ] 。其主要原因是: (1) 作为工程材料,大多数的镁结构件都来自压铸这一种加工方式,限制了产品品种和类型; (2) 应用范围小,镁压铸件的80 %来自汽车工业,而且90 %又是室温使用的结构件,且主要局限于小体积零件。 由于镁的晶体结构为密排六方,塑性不及面心立方结构的铝,塑性成形能力差[4 ] ,因而镁合金在压铸成形领域优先得到重视和发展。变形镁合金与铸造镁合金相比,有更优良的综合力学性能,因此为了推动镁合金在航空、航天、汽车、摩托车等领域内的大量应用,发展我国的镁工业,必须大力开发变形镁合金及其生产工艺。对镁合金的挤压工艺进行了生产性试验研究。 1 实验方法及挤压参数的确定 1. 1 实验方法 试验合金为AZ31B ,其成分为表1。在油炉中熔炼,所用原料为Mg(1 级) ,Al (1 级) ,Zn (1 级) ,Al-10 %Mn 中间合金。熔炼过程中采用熔剂保护,石墨模铸造。棒材与型材铸锭尺寸为 <108mm ×250mm ,管材铸锭的尺寸为( <117mm/ <35mm) ×260mm。铸锭均匀化处理温度为400 ℃,保温时间为12h。铸锭均匀化处理后,车外皮,再挤压。 棒材与型材在1250t 卧式挤压机上成形,管材在600t 的立式挤压机上成形。挤压温度定为400 ℃,挤压筒和模具温度比挤压温度低,取380 ℃。为满足组织和力学性能要求,一般挤压比λ≥8 ,棒材的λ为10 ～25 ,管材、型材的λ为10 ～45。选择挤压速度为1 ～2. 5 m/ min。对铸锭和挤压出的棒材、管材、型材取样,在OLYMPUS 金相显微镜上进行微观组织观察。在WE2100 万能材料试验机上对棒材、管材、型材进行室温力学性能测试。 1. 2 挤压参数的确定 (1)挤压温度的确定。 挤压温度是挤压参数中最活跃的因素,它不但影响挤压过程的进行,还影响收得率、产品的质量以及力学性能等。从理论上考虑,应根据合金的相图、塑性图、和再结晶图[5 ] ,即挤压温度应低于合金的固相线高于再结晶温度,并且是塑性较好的温度,但实际上远比此复杂,尤其对镁合金而言,它易烧、易爆,需要格外注意。根据以上因素综合考虑,将镁合金的挤压温度定为300～450 ℃ [6 ] ,挤压筒、垫片、模具的温度一般比挤压温度低25 ℃,以补偿由于摩擦热、变形热而引起的温升。考虑到以上情况, 对AZ31B 而言, 取挤压温度为400 ℃。 (2)挤压速度的确定。 选择挤压速度的原则是,在保证制品不产生表面裂纹毛刺和扭拧、弯曲、波浪、间隙、扩(并) 口以及尺寸等重量问题的前提下,当挤压机能力允许时,速度越快越好。但挤压速度的确定同挤压温度一样,也十分复杂。挤压速度的大小受合金、状态、毛料、尺寸、挤压方法、挤压力、工具、制品复杂程度、挤压温度、模孔数量、润滑条件等的影响[7 ,8 ] 。因此综合考虑,AZ31B 的挤压速度定为1～2. 5m/ min。 (3)挤压比的确定。 为使镁合金在挤压过程中达到正常的加工效果,必须使断面减缩率保持在一定的范围内[6 ] 。试验的挤压比确定为:棒材的λ为10～25 ,管材、型材的λ为10～45 。 2 试验结果 2. 1 铸锭组织 铸锭的铸态组织如图1 ,基体为α固溶体,在基体上存在大量粗大枝晶, 少量的第二相
镁及镁合金熔炼特点
镁及镁合金熔炼特点 镁合金的熔点不高，热容量较小，在空气中加热时，氧化快，在过热时易燃烧；在熔融状态下无熔刘保护时，则可猛烈地燃烧。因此，镁合金在熔铸过程中必须始终在熔剂或保护性气氛下进行。熔铸质量的好坏，在很大程度上取决于熔剂的质量和熔体保护的好坏。镁氧化时释放出大量的热，镁的比热容和导热性较低，MgO疏松多孔，无保护作用，因而氧化处附近的熔体易于局部过热，且会促进镁的氧化燃烧。 镁合金除强烈氧化外，遇水则会急剧地分解而引起爆炸，还能与氮形成氮化镁夹杂。氢能大量地溶于镁中，在熔炼温度不超过900℃时，吸氢能力增加不大，铸锭凝固时氢会大量析出，使铸锭产生气孔并促进疏松。多数合金元素的熔点和密度均比镁高，易于产生密度偏析，故一次熔炼是难以得到成分均匀的镁合金锭。有时采用预制镁合金，再重熔的办法。为防止污染合金，熔炼镁合金时不宜用一般硅砖作炉衬。由于镁合金对杂质也很敏感，如镍、被含量分别超过0．03%及0.01%时，铸锭便易热裂，并降低其耐蚀性。对熔剂要求很严格，要有较大的密度和适当的黏度，能很好地润湿炉衬。在熔炼过程中熔剂会不断地下沉，因而要陆续地添加新熔剂，使整个熔池覆盖好且不冒火燃烧。在个别地方出现氧化燃烧时，应及时撒上熔剂将其扑灭。用Ar、Cl2、CCl4去气精炼时，吹气时间不宜过长，否则会粗化晶粒。用N2气吹炼时可能形成氮化镁，温度不宜过高。镁合金的流动性较小，应稍提高浇温。但浇温过高会使形成缩松的倾向增大。铸锭时要注意熔体保护和漏镁放炮。浇温和浇速过高，易产生漏镁和中心热裂；但浇温浇速过低，则易形成冷隔、气孔和粗大金属间化合物等。此外，由于镁合金密度小，黏度大，一些溶解度小而密度较大的合金元素不易溶解完全，常随熔剂沉于炉底，或随熔剂悬浮于熔体中成为夹杂。因此，镁合金中常出现金属夹杂、熔剂夹渣及氧化夹渣。 归纳起来，镁合金的熔铸技术具有如下特点： 1）镁的化学活性很强烈，在熔态下，极易和氧、氮及水气发生化学作用。在熔体表面如不严加保护，接近800℃时就很快氧化燃烧。为减少烧损、生产安全以及保证金属质量，在整个熔铸过程中，熔体始终需用熔剂加以保护，避免与炉气和空气中的氧、氮及水气接触。因此，给工艺带来了许多问题，如大量熔盐
铝合金熔炼指导书
ZD/LC-ZY-119-2017 页次：1/3 版本：A/0 镁合金熔炼指导书 警告： 1：未经公司许可和经过岗位技能培训人员禁止操作设备。 2：请认真阅读本工艺操作指导书，因由于操作不当会造成安全事故和产品质量不合格。 3：为了自已的人身安全、上岗操作前请穿戴好防护用品。 1目的 为了能够保证员工的安全、产品的质量，特制定本制度，须严格按本指导书执行。 2 适用范围 适用于公司镁合金的熔炼。 3 职责 3.1技术部是本制度的制定部门； 3.2 生产部是本制度的执行部门； 4内容 4.1 开炉准备 4.1.1检查针对镁合金安全防护的消防灭火物品及数量是否准备到工作现场。 4.1.2检查镁合金原材料表面是否有油污、氧化物、潮湿。检查保护气体氮气、SF6压力 2bar-4bar。检查清泵、打渣工具是否齐全并准备到现场。 4.1.3检查熔炉电缆是否有裸露，三相电源是否是AC380V。供气5分钟检查各气路混合系 统是否正常，检查管路接头是否漏气、检查密封件。 4.1.4检查熔化室、保温室、浇注室内是否有水、油、干沙或铁锈。 4.1.5检查镁炉熔化室、保温室、浇注室炉盖、出料口是否用耐火棉密封好。 4.1.6检查给料泵手动转动是否顺畅。操作面板各开关有效。 4.2开炉 4.1.1合上供电电柜、熔炉主电源开关及0转到I。 4.1.2调节各压力到正常：氮气2bar-4bar，六氟化硫2bar-4bar，SF6压力大于N2压力 0.2Kgf/cm2。 4.1.3主进气源压力不能大于0.8Mpa，会对控制柜气路有损坏。 4.1.4因镁合金熔炉镁液容量大小不一需要的混合保护气流量大小不一样，适镁锭杂质， 预热情况，密封情况，气源纯度而定。（注：依镁液表面形成良好的保护膜为准，无氧化，无着火，检测方法打开加料盖20--30秒看是否氧化，着火。） 4.1.5镁合金熔炉应用于压铸混合比例 SF6 N2 (千分之2-3 )，要求使用纯氮；纯度 99.9℅六氟化硫纯度99.9℅.因地区差异使用其它气体要告知厂商。 4.1.6镁合金镁液温度580℃以上禁止停止保护气或缺少保护气。 4.1.7熔炉保护气管炉内有氧化镁堵塞时保护效果差可以把气管堵头拆下疏通。 4.1.8保护气管因风化或其它原因损坏要及时更换；以免造成气体消耗大或炉内氧化严重造 成损失 4.1.9保护气管道要定时检查有无泄漏；方法用洗洁精配水形成泡沫涂在管道上看有无气 泡。检查后用干净布擦干净。 4.1.10升温加热过程中，每小时检查一次温度、压力流量值，做好记录。
镁及镁合金板材的生产工艺流程
镁及镁合金板材的生产工艺流程(一) 镁及镁合金板材的生产工艺流程为: 1、熔炼与铸锭 熔炼包括熔化、合金化、精炼、晶粒细化、过滤等冶金和物理化学过程,通常在反射炉或坩埚炉内进行。镁及镁合金的熔点都在650℃左右,它们极易氧化且随温度的升高而加剧。当温度超过约850℃时,熔体的表面立即燃烧,故熔炼时必须用熔剂覆盖或以保护性气体保护。镁及镁合金在熔融和燃烧状态下遇水、含水(包括结晶水)物质和液态防火介质都可能导致剧烈爆炸,因此,在生产的全过程中注意安全是至关重要的。以隔离空气为主的覆盖熔剂和以提高熔体质量为主的精炼熔剂都是碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物。除气(主要是氢)随熔剂精炼进行,也可向熔体中通入活性气体(如氯气)。对凝固时的晶粒粗大倾向,据合金的不同可采取控制熔体温度、向熔体加入微量元素进行变质处理等加以抑制,即晶粒细化(见铸锭晶粒的细化处理)。铸锭通常采用半连续铸锭法。除封闭式铸锭外,流槽和结晶器中裸露的金属,必须用s0:或SF。等气体保护。要科学地确定和控制各项铸造参数,以防止铸锭发生热裂,并降低冷隔深度和减少金属间化合物的形成和聚集。除镁一钇系合金外,铸锭的冷裂倾向小。 2、加热与热轧 铸锭在加热前必须铣面(见有色金属合金锭坯铣面),彻底去除冷隔和偏析物等表面缺陷;合金元素含量高和含锆、钇等的合金还要经均匀化处理(见有色金属合金锭坯均匀化)。铸锭加热时应避免直接热辐射和避免火焰同铝接触,以防局部过热、熔化或燃烧。根据合金的不同加热温度控制在370~510℃范围内。除含锂高的超轻合金有晶型转变外,余者皆为密排六方晶型,塑性差,但变形能力随加热温度的提高和晶粒尺寸的减小而提高,并比立方晶型的金属提高得更快。热轧的总变形量可以达到96%。严格控制终轧温度是保证热加工状态成品板材的力学性能并防止板坯及薄板产生裂纹的重要途径。晶粒粗大的铸锭和厚度较小的热轧成品,有的要进行二
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺
镁合金熔铸工艺特点及典型熔炼工艺 在熔炼镁合金过程中必须有效地防止金属的氧化或燃烧,可以通过在金属熔体表面撒熔剂或无熔剂工艺来实现.通常添加微量的金属铍和钙来提高镁熔体的抗氧化性.熔剂熔炼和无熔剂熔炼是镁合金熔炼与浇注过程的两大类基本工艺.1970年之前,熔炼镁合金主要是采用熔剂熔炼工艺.熔剂能去除镁中杂质并且能在镁合金熔体表面形成一层保护性薄膜,隔绝空气.然而熔剂膜隔绝空气的效果并不十分理想,熔炼过程中氧化燃烧造成的镁损失还是比较大.此外,熔剂熔炼工艺还存在一些问题,一方面容易产生熔剂夹杂,导致铸件力学性能和耐蚀性下降,限制了镁合金的应用;另一方面熔剂与镁合金液反应生成腐蚀性烟气,破坏熔炼设备,恶化工作环境.为了提高熔化过程的安全性和减少镁合金液的氧化,20世纪70年代初出现了无熔剂熔炼工艺,在熔炼炉中采用六氟化硫(SF6)与氮气(N2)或干燥空气的混合保护气体,从而避免液面和空气接触.混合气体中SF6的含量要慎重选择.如果SF6 含量过高,会侵蚀坩锅降低其使用寿命;如果含量过低,则不能有效保护熔体.总的来说,无论是熔剂熔炼还是无熔剂熔炼,只要操作得当,都能较好地生产出优质铸造镁合金. 1熔炼保护工艺 (1)熔剂保护熔炼工艺
将熔体表面与氧气隔绝是安全地进行镁合金熔炼的最基本 要求.早期曾尝试采用气体保护系统,但效果并不理想.后来,人 们开发了熔剂保护熔炼的工艺.镁合金用熔剂见表7.3.在熔炼过程中,必须避免坩锅中熔融炉料出现"搭桥"现象,将余下的炉料 逐渐添加到坩锅内,保持合金熔体液面平稳上升,并将熔剂轻轻 撒在熔体表面. 每种镁合金都有各自的专用熔剂,必须严格遵守供应商规定的熔剂使用指南.在熔化过程中,必须防止炉料局部过热.采用熔体氯化工艺熔炼镁合金时,必须采取有效措施收集Cl2.在浇注前,要对熔体仔细撇渣,去氧化物,特别是影响抗蚀性的氯化物.浇注后,通常将硫粉撒在熔体表面以减轻其在凝固过程中的氧化. (2)无熔剂保护工艺 压铸技术中采用熔剂熔炼工艺会带来一些操作上的困难,特别是在热压室压铸中,这种困难更加严重.同时,熔剂夹杂是镁合金铸件最常见的缺陷,严重影响铸件的力学性能和耐蚀性,大大 阻碍了镁合金的广泛应用.20世纪70 年代初,无熔剂熔炼工艺 的开发成功是镁合金应用领域中的一个重要突破,对镁合金工业的发展有着革命性的意义. 1)气体保护机理 如上所述,纯净的N2,Ar,Ne 等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用,但效果并不理想.N2易与镁
镁合金材料工艺
镁合金发展 针对陕北的跨越式发展目标，提出了建设府谷、神木镁产业基地，推进榆林能源基地资源深度转化，拉长产业链条，加大财政引导资金投入力度，组建省级镁业企业集团，集中力量开展技术攻关，重点发展六种镁合金，加强镁业人才建设 镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，属于国际上列入高度保密的技术。今年年底，中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产，用于航空、航天、能源等多个领域。 据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。 经过两年来的进一步研发，目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果，为产品的推广应用创造了良好条件。 根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。 我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步，先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初，在汽车工业、电子工业发展的带动下，国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区，尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动，发展速度令人关注。 积极稳妥地发展镁产业实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来，在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工
镁合金压铸技术的几个主要问题
镁合金压铸技术的几个主要问题及其使用前景 1前言 镁合金材料1808年面世, 1886年始用于工业生产。镁合金压铸技术从1916年成功地将镁合金用于压铸件算起，至今也经历了八十余年的发展。人类在认识和驾驭镁合金及其制品的生产技术方面，经历了漫长的探索历程。从1927年推出高强度MgAl9Zn1开始，镁合金的工业使用获得了实质性的进展。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件，1946年单车使用镁合金量达18kg左右。美国在1948～1962年间用热室压铸机生产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。尽管如此，过去镁合金作为结构材料主要用于航空领域，在其它领域，世界上镁的主要用途是生产铝合金，其次用于钢的脱硫和球墨铸铁生产。 近年来, 由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求, 镁合金压铸技术正飞速发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等。 镁主要由含镁矿石提炼。我国辽宁省大石桥市一带的菱镁矿储量占世界储量的60%以上，矿石品位高达40%以上。我国生产的镁砂和镁砂制品大量用于出口。充分利用我国丰富的镁砂资源进行深度开发，结合我国汽车、计算机、通讯、航天、电子等新兴产业的发展，促进镁合金压铸件的生产和使用，是摆在我国铸造工作者面前的一项任务。 2、压铸镁合金的研究 镁合金的密度小于2g/cm3，是目前最轻的金属结构材料，其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度和铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金Ａ380；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金[1]；鉴于镁合金的动力学粘度低，相同流体状态(雷诺指数相等)下的充型速度远大于铝合金，加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，镁合
铝合金铸件的铸造工艺分析
铝合金铸件的铸造工艺分析 摘要：随着我国汽车工业的迅猛发展，一方面对汽车用压铸件的需求量日益提升；另一方面为了应对环境污染以及资源紧张的发展现状，对汽车用压铸件的质 量要求及应用范围提出了更高的要求。本文从高压铸造的角度探讨铝合金铸件几 种关键的高圧鋳造工艺。 关键词：铝合金铸件；铸造工艺 压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法， 具有生产效率高、经济指标优良、铸件尺寸精度高和互换性好等特点，在制造业，尤其是规模化产业得到了广泛应用和迅速发展。压力铸造是铝、镁和锌等轻金属 的主要成形方法，适用于生产大型复杂薄壁壳体零件。压铸件已成为汽车、运动 器材、电子和航空航天等领域产品的重要组成部分，其中汽车行业是压铸技术应 用的主要领域，占到70%以上。随着汽车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器、五金等行业的快速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从 而促进了压铸技术不断发展，压铸件品质不断提高。本文针对铝合金高压压铸技 术进行分析探讨。 1高性能压铸合金技术 对于新型高强韧压铸铝合金的开发，主要包括两个方面:一是针对现有传统压 铸铝合金的合金成分或添加合金元素进行优化设计;二是开发新型压铸铝合金系。而新型压铸铝合金一般要求其满足以下几点:①适用于壁厚为2-v4 mm复杂结构 压铸件的生产;②铸态下的抗拉强度和屈服强度分别可以达到300 MPa和150 MPa，且具有15%的伸长率;③具有良好的耐腐蚀性能;④可以通过工业上对变形 铝合金常用的高温喷漆过程对合金进行一定的强化;⑤可进行热处理强化处理;⑥ 可回收利用且环境友好。当前常用的高强韧压铸铝合金有Silafont-36, Magsimal-59, Aural-2及ADC-3等牌号，均为国外开发，其共同特点是Fe含量均比普通压 铸铝合金更低;另外其他杂质元素如Zn,Ti等均进行了严格控制。 对于新型压铸镁合金的开发，主要包含三个方面:超轻高强度压铸镁合金;抗高温蠕变压铸镁合金;耐蚀压铸镁合金。超轻高强度压铸镁合金的研究主要集中在 Mg-Li系合金，Li元素可提高合金的韧性，而强度则下降，通过添加第三元素， 经热处理后，合金的强度得到大幅度提高。抗高温蠕变压铸镁合金的研究主要集 中在添加合金元素，其有三方面作用:一是细晶强化，合金元素的添加有利于形成高熔点形核质点达到异质形核细化晶粒的效果;二是析出相强化并钉扎晶界，组织晶界滑移;三是固溶强化，Y等元素固液界面前沿形成强的溶质过冷层，抑制了初 生相生长而细化晶粒。而耐蚀压铸镁合金的研究同样集中在添加合金元素上，同 时还应与提高力学性能和抗高温蠕变性能相结合，以开发耐腐蚀热稳定优良的压 铸镁合金系列为目的，加强对压铸镁合金添加合金元素的研究;开展压铸镁合金后期处理的研究，例如对镁合金表面进行涂层、强化处理，阻止氧化反应和介质腐蚀。 目前国内对这部分压铸合金的规模化回收处理通常是采用直接加入火焰炉或 感应炉内重熔的方式，此种回收处理工艺所带来的主要问题是金属烧损大、重熔 能耗高、环境污染较重、人工劳动强度大、作业条件恶劣等。 2高真空压铸技术 当前，真空压铸以抽除型腔内气体的形式为主流，将真空阀装在模具上，其 最大的优点在于模具的设计和结构基本上与常规压铸相同，在分型面、推杆配合
镁合金熔炼作业指导书
镁合金熔炼作业指导书 （ISO9001-2015/IATF16949-2016） 1.0目的 为了能够保证员工的安全、产品的质量，特制定本制度，须严格按本指导书执行。 2.0适用范围 适用于公司镁合金的熔炼。 3.0职责 3.1技术部是本制度的制定部门； 3.2生产部是本制度的执行部门； 4.0内容 4.1开炉准备 4.1.1检查针对镁合金安全防护的消防灭火物品及数量是否准备到工作现场。 4.1.2检查镁合金原材料表面是否有油污、氧化物、潮湿。检查保护气体氮气、SF6压力2bar-4bar。检查清泵、打渣工具是否齐全并准备到现场。 4.1.3检查熔炉电缆是否有裸露，三相电源是否是AC380V。供气5分钟检查各气路混合系统是否正常，检查管路接头是否漏气、检查密封件。 4.1.4检查熔化室、保温室、浇注室内是否有水、油、干沙或铁锈。 4.1.5检查镁炉熔化室、保温室、浇注室炉盖、出料口是否用耐火棉密封好。 4.1.6检查给料泵手动转动是否顺畅。操作面板各开关有效。 4.2开炉
4.1.1合上供电电柜、熔炉主电源开关及0转到I。 4.1.2调节各压力到正常：氮气2bar-4bar，六氟化硫2bar-4bar，SF6压力大于N2压力0.2Kgf/cm2。 4.1.3主进气源压力不能大于0.8Mpa，会对控制柜气路有损坏。 4.1.4因镁合金熔炉镁液容量大小不一需要的混合保护气流量大小不一样，适镁锭杂质，预热情况，密封情况，气源纯度而定。（注：依镁液表面形成良好的保护膜为准，无氧化，无着火，检测方法打开加料盖20--30秒看是否氧化，着火。） 4.1.5镁合金熔炉应用于压铸混合比例SF6N2(千分之2-3)，要求使用纯氮；纯度99.9℅六氟化硫纯度99.9℅.因地区差异使用其它气体要告知厂商。 4.1.6镁合金镁液温度580℃以上禁止停止保护气或缺少保护气。 4.1.7熔炉保护气管炉内有氧化镁堵塞时保护效果差可以把气管堵头拆下疏通。 4.1.8保护气管因风化或其它原因损坏要及时更换；以免造成气体消耗大或炉内氧化严重造成损失 4.1.9保护气管道要定时检查有无泄漏；方法用洗洁精配水形成泡沫涂在管道上看有无气泡。检查后用干净布擦干净。 4.1.10升温加热过程中，每小时检查一次温度、压力流量值，做好记录。 4.1.11工作过程中随时观察熔炉温度，检查气体的压力、流量。随时对熔炉密闭性进行检查做好防范工作。 4.1.12坩埚内料液液面离炉盖不低于20mm。 4.1.13加料时镁锭应先进行预热到150℃并沿炉壁倾斜慢慢划入料液内。每次
镁合金锻造工艺特点
镁合金锻造工艺特点 1．坯料准备 镁合金锻造用原材料主要有铸锭和挤压棒材，大多数情况下都采用挤压棒材，仅在锻造大型模锻件时，才采用铸锭作为原材料。为提高可锻性，铸锭锻前应进行均匀化退火，以改善其塑性。镁合金挤压棒材的特点是塑性好，但其机械性能的异向性较铝合金挤压棒材严重，这是由于在挤压过程中，除形成纤维组织外，密排六方晶格脆的基面逐步转向与挤压方向重合而造成的。为了获得机械性能均匀的锻件，挤压棒材应尽可能减少机械性能异向性，为此铸锭于挤压前应进行均匀化退火，并要增大挤压时的变形程度。 镁合金下料可在圆盘锯或车床上进行，而不采用剪床下料，以防在切口处形成裂纹。除MB2，MB15外，一般不推荐在热态下剁切。铸锭在锻前应进行表面机械加工，对坯料或棒料也应检查并消除表面缺陷，以防在锻造中发生开裂。MB15挤压棒材常常带有粗晶环，锻前应进行扒皮。由于镁屑易燃，下料速度应缓慢。切削时不用润滑剂和冷却液，以防镁屑燃烧和毛坯受到腐蚀。切屑要单独存放，工作场地要清洁，以防烟火和爆炸。 2．锻前加热 镁合金的加热方法与铝合金的基本相同。镁合金有良好的导热性，任何尺寸的毛坯或铸锭均可不经预热而直接放入炉膛内加热。但镁合金中的原子扩散速度慢，强化相的溶解需要较长时间，故实际采用的加热时间还是较长的。加热时间可按每毫米坯料直径（或厚度）1.5～2min计算。镁合金属于低塑性合金，其锻造温度范围比铝合金窄。镁合金的锻造温度范围和加热规范如表25所示。 表25 镁合金的锻造温度范围和加热规范 镁合金的加热温度和保温时间，不仅影响合金的工艺塑性，而且还影响锻件锻后的组织和机械性能，这是因为镁合金没有相变重结晶，多数镁合金是不能通过热处理强化的。如果加热温度过高、保温时间过长或加热次数过多，则再结晶愈充分且晶粒尺寸增大，使镁合金的抗拉强度和屈服强度降低，即产生软化现象（图39）。这种晶粒长大及软化现象，不能靠随后的热处理来补救，所以必须严格控制锻造工艺。镁合金在不同温度下允许的最长保温时间见表26。加热时间与装炉量有关。电炉的正常装炉量应保证毛坯都放在炉膛有效区内，毛坯之间有一定间隙，而且不重叠。箱式电阻炉常增设框架来增加装炉量。几种箱式电炉的装炉量见表27。 大多数情况下，镁合金铸件的力学性能取决于锻造中的应变硬化，故应特别重视每火加热所产生的软化和变形强化的综合效果。尤其最终锻造工序的加热温度应取下限，才能保证锻件性能。但若温度过低，将形成裂纹。 图39 MB15合金的软化曲线（保温8h） 表26 镁合金在不同温度下允许的最长保温时间 表27 铝、镁、铜合金锻压加热电炉装炉量① 注：①表中的装炉量为电炉内增设双层框架的装炉量；如单层无框架，装炉量减半。
镁合金制件的铸造成形
镁合金制件的铸造成形 镁合金制件铸造成形可采用重力浇注、低压铸造和压铸。近年来又出现触变注射成型新技术。其中以压铸的工艺及设备最为成熟，目前国内外的镁合金制件绝大多数用压铸法生产。 1) 镁合金制件的压铸成型： 由于镁合金溶液易氧化以致燃烧，铸造时热裂倾向比铝合金大，因此镁合金在熔化、浇注及压铸液的温度控制等方面都比铝合金压铸要复杂。压铸机分热室压铸机与冷室压铸机，热室压铸机的生产效率高，约为同容量冷室压铸机的2倍，但其锁型力一般在7840kn以下，通常用于质量不大(一般在2kg以下)的薄壁铸件，例如美国White Metal Casting公司生产的外形尺寸为61 0x61 0nm的镁合金计算机外壳，英国Kirt Precision公司生产的2.5kg重的自行车架都是用热室压铸机生产的。 冷室压铸机应用更广，美国Prince公司于1 990年生产出一台锁型力达13.72MN的世界最先进的大型镁合金冷室压铸机，该件集熔化、压铸于一体，并采用了取件机器人。冷室压铸机适于生产壁厚较厚质量较重的制件，例如奥迪汽车公司的尺寸为1440x3.5mm，重量为4.2kg的汽车仪表板，是在装有自动浇铸机构，锁型力为24.50MN的冷室压铸机上生产的。美国通用汽车公司的尺寸为1470x300x2mm的直角承梁，重1.8Kg用M60B镁合金在锁型力为21.56MN的冷室压铸机上压铸而成。此外，如汽车座椅、框架、汽车轮毂等产品均是用冷室压铸机生产的。据报道，在1992年，美、日用于生产镁合金铸件的冷、热室压铸机就超过了160台。我国台湾省近年来镁合金压铸事业发展也很快，到2001年厂商数已有40余家，拥有冷、热室压铸机超过220台，年产8600吨镁合金制品。据报道，目前我国大陆的镁合金压铸件生产企业只有8家，在建的8家[7]，远远落后于国内、外的发展需求。 2) 镁合金压铸技术的发展趋势 镁合金压铸与其它金属的压铸一样，在压铸过程中镁合金液以高速的紊流成弥散状态充填压铸型腔，使腔内气体无法排除，形成高压微孔或溶在合金内。这些气孔在高温下会折出或膨胀导致铸件变形或者面鼓包。因此用传统的压铸方法生产的镁合金压铸件与其它合金压铸件一样，不能进行热处理强化，也不能在较高的温度下使用。为了消除此缺陷，提高压铸件的质量，扩大压铸件技术的使用范围，近年来研究开发了一些新的压铸技术，如真空压铸，半固态触变压铸技术等。 真空压铸是在压铸过程中抽出型腔内的气体，以减少或消除在压铸件内的气孔和溶解气体，提高压铸件的力学性能和表面质量。真空压铸镁合金件的最小壁厚为1．5-2．0mm，真空度小于或等于80kPa，冲头速度最大达10m／s，铸件强度可提高10％以上，韧性提高20-50％，目前已成功地用真空压铸法生产出镁合金汽车轮毂和方向盘等一批主要汽车零件。
铸造镁合金的主要特性和引用举例
铸造镁合金的主要特性和引用举例铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。用镁合金铸件代替铝合金铸件，在强度相等的条件下，可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。镁合金和铝合金一样，根据加工方法可以分为变形（压力加工）镁合金和铸造镁合金两大类。这些年来，随着压铸技术的发展，压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。此外，镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。 镁属于轻金属，纯金属镁为银白色，在空气中极易被氧化，形成一层薄氧化膜，可以防止其进一步氧化。镁化学活性很高，在自然界中很难遇到纯镁矿。在海水中以氯化物存在，约含百分之零点一四，在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在，含量达到百分之二点三五。 制取镁的方法方法有：第一种，熔融氯化镁电解法，它是主要的制镁法；第二种，用硅铁还原氧化镁的硅热法；第三种，用碳还原氧化镁的碳热法。镁及镁合金的主要物化性能：（1）密度，20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3，650摄氏度熔化温度下密度约为 1.65g/cm3，液态镁密度为1.58g/cm3；（2）凝固体积收缩率为4.2%，相应线收缩率为1.5%；原子叙述12，原子价+2，相对原子质量24.30。热性能：熔点，在标准大气压下，金属镁的熔点是650℃±1℃。沸点在标准大气压下，金属镁的沸点是1107℃±3℃。再结晶温度金属镁的再结晶温度最低位150℃。再膨胀金属镁固体体积膨胀系数
二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6，液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。比热容（C）温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。燃点空气中加热时，金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。 铸造镁合金的主要特性和引用举例 1、流动性比较好，线收缩为1.3%至1.5％，热裂倾向大，不好焊接，抗拉强度和屈服强度高，力学性能壁厚效应小，耐蚀性好。要求抗拉强度、屈服强度大，抗冲击的零件，如飞机轮缘、隔框、支架。2、流动性较好，线收缩为1.3%至1.5％，缩松轻，不易热裂，可以焊接，力学性能低，高温性能较好，耐蚀性较好。在200摄氏度以下工作的发动机零件及要求高屈服强度的零件，如发动机机座、整流舱、电机壳体。
镁合金的分类及特点
镁合金的分类及特点 1.2.1镁合金的分类 镁合金是以金属镁为基体，通过添加一些其它的元素而形成的合金，镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10]，一般说来镁合金的分类依据有以下三种：合金化学成分、成形工艺和是否含锆。 镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。按合金中是否含锆，镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为：Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有：Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金，又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中，对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金，由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物，并沉入坩埚底部，无法起到细化晶粒的作用[12]。 按成形工艺镁合金可分为两大类，即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前，铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛，但与铸造工艺相比，镁合金热变形后合金的组织得到细化，铸造缺陷消除，产品的综合机械性能大大提高，比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此，变形镁合金具有更大的应用前景。 1.2.2 主合金元素的作用 根据镁合金的强化效果，其合金的元素可以分为三类[14,15]： 1)既提高强度又提高韧性的合金元素，按作用效果顺序为： 强度标准：Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th；韧性标准：Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu； 2)强化能力较低，提高韧性的元素：Cd，Ti和Li； 3)强化效果较好，但使韧性降低的元素：Sn、Pb、Bi和Sb。 1.3 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 1.3.1 Mg-Zn系合金 纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的铸造性差，合金组织粗大，容易出现偏析和热裂等铸造缺陷，对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点，就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素，达到细化晶粒，使组织均匀化，减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素，会使合金的韧性和时效硬化明显增加，这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn、Cu溶于合金中，增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对Mg-Zn系合金最为有效的晶粒细化元素，在Mg-Zn合金中加入Zr元素会使粗大的晶粒得到细化。这类合金均属于时效强化合金，一般都在固溶+时效或者直接时效的状态下使用，具有较高的抗拉强度和屈服强度[18]。然而，这类合金的不足之处是对显微疏松比较敏感，焊
镁合金熔铸过程中应采取的安全措施正式样本
文件编号：TP-AR-L3840 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 镁合金熔铸过程中应采取的安全措施正式样本
镁合金熔铸过程中应采取的安全措 施正式样本 使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 由于镁合金具有比强度高、导热导电性、电磁屏 蔽性、阻尼减震性及环境相容性等优点,被誉为“21 世纪绿色工程材料”,在汽车工业、电子通讯、国防 军工等领域有广阔的开发应用前景但是,由于镁合金 的特殊化学性质,镁极易氧化,如果在熔炼铸造过程中 采取措施不当,当反应激烈时有燃烧和爆炸的危险,不 安全,近几年,在熔炼铸造或压铸过程中发生爆炸的事 故频频见诸报端。因此,发展镁材生产必须首先解决 镁合金熔铸生产过程中的安全问题。 1．加强各个环节的隔绝保护
应严防液态金属与水接触,如果冷却水落入结晶槽内或液态金属渗漏出来与水相遇,将有爆炸危险。镁合金熔液在任何环节出现熔剂或保护性气体对镁液体保护不严,都极易引起镁液的燃烧、飞溅甚至爆炸等,因此应注意熔剂或保护性气体的使用,特别是在添加熔剂、扒底渣、倒炉、铸造等环节。例如在铸造过程中,用SO2气体保护时,要防止液态SO2落到金属液面上。对镁合金熔炉和静置炉的各个流口,要严加看管,不允许跑漏金属,为确保安全,可适当增加冷却装置。应密切观察,发现个别地方出现氧化燃烧时应及时撒上溶剂进行扑灭。有条件的应配备专用灭火装备,如从美国进口的专门用于扑灭镁合金火灾的D级灭火器(该灭火器是美国专门为海军研制的用于扑灭金属锂、钙、镁等火灾,目前国内尚无企业生产),严禁将一般的干粉灭火器、泡沫灭火器及CO2灭火器等
镁合金压铸工艺
单位代码0 2 学号1101180047 分类号TH6 密级 文献综述 镁合金的压铸工艺 院（系）名称工学院机械系 专业名称材料成型及控制工程 学生姓名 指导教师 2015年 5 月15日
镁合金压铸工艺 简要概述了镁合金的特点、压铸工艺性能、 成型工艺参数提出了镁合金压铸工艺方向。镁合金的特点 镁合金以其具有的质量轻、比强度和比刚度高、减震性好、屏蔽和导热性优良、成形加工好、易于回收等优点而被誉为“21世纪的绿色工程材料”，被广泛应用于航空、航天、汽车和电子等行业。镁合金是现有可以工业化生产金属材料中最轻的材料。我国是镁资源储藏大国，原镁储藏量占世界储藏量的1／3。但镁合金制品出口相对较少。总体上，我国镁合金的生产和应用仍然处于低端的水平，只有提高我国的镁合金产品的技术附加值，才能使我国从“镁资源大国”转变为“镁生产强国”。 镁合金压铸工艺性能 镁合金具有优良的压铸工艺性能，适于压铸生产，主要表现在以下几个方面： 1.压铸镁合金与压铸铝合金和压铸锌合金一样，液体粘度低，具有良 好的流动性，易于充满复杂型腔， 可用来压铸薄壁件而不会出现热 裂和浇不足等缺陷。 2.镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金，充型后凝固速度快，其生产率比铝压铸高出40%~50%，最高可达到压铸铝的两倍。压铸过程中对压铸型的热冲击比铝合金小，可用于压铸薄壁件而不会出现热裂和欠铸等缺陷，且不易粘型，寿命可比铝合金长2~4倍。 3.压铸镁合金与铁基本上不发生反应，不易粘型，减轻压铸型的热疲劳现象，寿命可比铝合金长2~4倍。同时不侵蚀钢制坩埚，避免了坩埚对镁合金液的污染。 4.压铸镁合金的收缩率均匀一致且可预测，脱型力比铝合金低20%~25%。保证了压铸件的可靠性，使镁合金压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50%。
论镁合金性能与熔炼的探究(一)
论镁合金性能与熔炼的探究(一) 【论文关键词】：镁合金；性能；熔炼 【论文摘要】：介绍了镁合金的分类和组织与性质特点，并介绍了镁合金的主要熔炼方法。熔炼设备，熔剂及气体保护熔炼技术，保护性气体有SF6、CO2、SO2、N2等或它们的混合气体，SF6和CO2是有害气体科学家研究用氩气替代SF6和CO2作为镁合金熔炼保护气体。引言 20世纪80年代初期，北美汽车制造企业为了达到平均燃油标准（CAFE），都努力降低汽车自重，以减少燃油消耗。镁合金由于密度小、压铸性能好被认为是降低汽车自重的首选合金，各国都加紧进行镁合金生产及应用研究，镁合金工业因而进入飞速发展阶段。 1镁合金的组织性能与分类 1.1镁合金的分类 常用镁合金共有四大系列 ⑴Mg-Al-Si(AS)系列：AS系列具有较好的抗蠕变性，强度高，塑性、韧性好，但充型性能较差，常用于制造工作温度较高的发动机零件，如发动机曲轴等。 ⑵Mg-Al-Zn(AZ)系列：AZ系列具有均衡的力学性能和铸造性能，屈服强度高并具有一定的耐盐雾腐蚀能力，适合制造形状复杂的薄壁压铸件，如阀套、离合器壳体等。 ⑶Mg-Al-Mn(AM)系列：AM系列具有优异的韧性和塑性，适合制造受冲击的零部件，如汽车轮毂等。 ⑷Mg-Al-RE(AE)系列：AE系列具有比AS系列更好的抗蠕变性，但易粘模，压铸性能较差，并且稀土成本高，该合金暂时应用范围较小。 1.2镁合金的组织与性能特点 镁合金在共晶温度时，具有α相单相组织，而在常温下具有α+β（Mg2Al3）组织。镁在α相中有一定的溶解度，而且镁原子半径与铝原子半径相差很大，故能产生很强的固溶强化作用。 α与β两相是以离异共晶形态存在，在铸态组织中β相以网状呈现在α相的晶界处，会降低合金的强度和塑性。采取固溶化及淬火处理，消除β相，能提高其机械性能。 镁合金不具有时效强化作用，不易进行强化处理。虽然镁在α相中溶解度随温度下降而降低，但由于镁原子在铝中容易扩散和聚集，即使在常温下也会发生自然时效过程，析出β相。当80℃以上，时效过程更快，故不易用时效强化的热处理方法。 镁合金表面有一层由尖晶石构成的膜，因而使合金具有良好的耐海水、大气腐蚀性能。但合金只有在组织中不析出β相时才有此性能，如果是α+β两相组织，则由于β相与α相之间有较大电位差，故有较大电化学腐蚀倾向。 AZ系列合金中Zn在合金中溶于α相，并在晶界上形成T相，有效抑制镁原子的扩散和β相的析出。因此其组织稳定性强，应力腐蚀倾向较小。合金中的表面活性元素Be富集于表面，而成为氧化铝膜中的组成物，增大了氧化膜的电阻率，故提高合金抗氧化性。又由于BeO 的体积是氧化前Be体积的1.7倍，提高了氧化膜的致密度，因而提高耐蚀性。AS系列合金中的Si、Mn的辅助强化，提高了组织稳定性，减小应力腐蚀倾向，Si也减小了热裂倾向。另外，镁合金还具有其他一些特点，如密度低，但比强度、比刚度高；吸震性好；收缩率均匀一致，具有良好的蠕变强度；缩孔倾向小；流动性好、凝固快；与钢之间的粘附系数低，易脱模；与Fe、Co、Cr、W等元素不溶或微溶，对钢质模具和工具侵蚀作用小；有良好的切削加工性能等优点。 1.3镁合金中的杂质元素及影响 Fe是主要杂质元素，它可形成针状FeAl3化合物造成合金的脆性。Fe还能使淬火状态的合金在应力作用下更易析出β相，增大其应力腐蚀倾向。同时Ni,Cu都会强烈使其腐蚀速度加
变形镁合金的熔炼技术_夏德宏
中国有色金属报/2011年/7月/21日/第008版 镁业 变形镁合金的熔炼技术 夏德宏 变形镁合金是一种优越的金属材料。变形镁合金材料的生产主要通过挤压、轧制和锻造等工艺手段实现。变形镁合金优异的性能以及在不同领域的特殊用途使其成为镁合金材料研究与开发领域中不可缺少的一个重要组成部分。但限制镁合金广泛应用的主要问题之一是,镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧,使镁合金的生产难度增大。镁合金熔炼技术研究在很大程度上是防氧化研究,这包括对熔炼所使用的溶剂的研究和气体保护防燃研究。 镁熔体性质很活泼,容易和周围介质中的氧气、氮气和水分反应,其中在镁合金熔炼过程中最常见、危害最大的是镁与氧的反应,因此,在镁合金熔炼技术中可以采用熔剂保护熔炼,利用低熔点的无机化合物在较低的温度下熔化成液态,在镁合金液面铺开,阻止镁液与空气接触,从而起到保护液态镁熔体,防止镁与氧等反应气进行反应的作用。目前国内常使用的保护熔剂是商品化的RJ系列熔剂。其中,用得最为广泛的是RJ22熔剂。一种新的溶剂JDMF,此覆盖剂能够长时间静置而不破碎下沉,延长熔剂的保护时间、减少熔剂的用量、减少有害气体的产生。但是氯盐和氟盐的使用会造成环境污染,寻找合适的替代品是开发镁合金液保护熔剂的努力目标。 惰性气体保护是利用Ar、N2、He等无色、无味的惰性稀有气体,覆盖于熔体表面形成惰性气体层,防止镁的氧化。等惰性气体主要用于不需经常开启的密闭系统作为保护气体,一般情况下需混人少量的SO2等反应性气体,以阻止镁的蒸发,提高其防燃效果。在密闭条件下可起到良好的保护作用。但在高压下存在一定的风险。 反应性气体保护是利用与镁反应的气体在消耗掉少量金属镁后,在表面形成致密膜层防止进一步氧化的方法。在高温下CO2可与镁反应生成无定型C、MgO,无定型C填充到疏松多孔的夕膜的MgO空隙中,在熔体表面形成致密度系数大于由其组成的复合膜。抑制镁穿过表面膜扩散的作用,降低了镁的蒸发,有效防止熔体的氧化。SO2可以与液态镁反应形成致密度系数为1.26得固体MgS,从而有效阻止熔体与炉气之间的反应,起到防氧化作用。SF6是一种无色、无嗅、无毒的气体,在镁合金液面会生成含有MgF2的致密氧化膜,阻止镁合金液的进一步氧化,通常将SF6和干燥的空气、CO2混合使用,该工艺已经相当成熟。但是温室效应很高。 研究表明,在550~575℃的镁合金表面,FK会产生热变化,产生CO和具有高反应活性的氟烃游离基,能与未被保护的镁表面和镁蒸汽反应产生保护膜所必须的MgF2和CO2。在未密闭的铸造操作中和在除渣或加料时,FK与新鲜的液态镁接触可全部发生反应,形成保护物质在镁的熔炼保护中,FK比SF6在更低的浓度对镁或镁合金有更好的保护性。FK与不同的气体混合使用有不同的保护作用,NovecTM612镁合金保护液对镁合金有良好的保护效果,完全可以代替SF6作为镁合金的保护气体。 变形镁合金熔炼时经常加入熔剂来防止熔体氧化。熔剂在熔体表面造成绝缘层,既防止熔体氧化又可除去熔体中的固态和气态非金属夹杂物。通常选择的熔剂氧化亲和性高于镁合金,主要是碱金属和碱土金属的氯化盐和氟化盐。溶剂密度与液态金属存在一定差值以便及时排出,净化能力可靠,形成隔绝氧化层能力强且物、化性能稳定,而且吸附非金属夹杂物能力强,且要求可操作性强。 传统的熔炼设备分为火焰反射炉和干锅炉,目前新开发的集熔化与压铸为一体的封闭型镁合金生产系统,熔炼在密封的坩埚内进行,通过固定的吸管将镁合金液送入压铸型腔底部,坩埚及压铸型腔内都通有氩气,不用SF6气体保护,效果非常明显。合金熔炼还开发出了单室、双室、三室熔炼炉。单室熔炼炉是熔化、保温和镁液出炉都在一个坩埚内完成,适于非流水线生产的砂型铸造或小