镁合金在汽车上的应用简介

合集下载

镁合金在汽车领域的应用及发展

镁合金在汽车领域的应用及发展

本科生课程论文论文题目:镁合金在汽车领域的应用及发展镁合金在汽车领域的应用及发展【摘要】:通过材料科学概论的学习和查阅许多学术论文,发现汽车工业对轻合金材料的有很大的需求,特别是镁合金。

文章介绍镁合金在汽车领域的应用及发展和简述《材料科学概论》的学习心得。

【关键词】:汽车,镁合金,应用,发展【正文】:21世纪,自然资源和环境已经成为人类可持续发展的首要问题.镁作为一种轻质工程材料,潜力尚未充分挖掘出来;开发利用远不如钢铁、铜、铝等成熟。

今天,许多传统金属矿产趋于枯竭,加速升级开发镁金属是社会可持续发展的重要措施之一.当前,汽车工业正面临来自资源,能源和环境等方面的压力和制约,汽车领域的竞争也是越来越激烈,汽车轻量化以轻质材料逐渐代替钢铁材料用于制造高性能,结构复杂的部件已经是必然趋势。

因此,以镁合金这种轻质,可再循环,铸造能力好的材料成为汽车材料的首选。

一、镁合金的特点:镁在地壳中含量高达2.1%,在地球上存在的元素中居第八位,作为工业用金属,仅次于铝,地壳中铝占8.1%,铁占5%。

但是镁的比重只有1。

74 g/m3. 镁合金作为结构材料,日益引人注目,这与它具有下列基本特性密切相关:①密度低,比强度高,比刚度高.这样就可以用来减轻发动机和其他机器零件的重量。

镁的最突出特性是密度小,镁的最突出特性是比重轻,大约为1.74g/m3,是铝合金的2/3,铁的1/4,而在刚性相同条件下,镁的重量仅为钢的1/2。

镁主要用来制造各种轻合金.例如,镁跟铝、铜、锡、锰、钛、铍等金属元素形成的多种合金(约含镁质量分数为80%),密度只有1.74g/cm3左右,但硬度和强度都较大。

这些特性表明了镁在减轻重量方面的巨大潜力。

②比铝合金有较大的承受冲击载荷能力,有可能利用镁合金来制造受猛烈碰撞的零件。

镁合金还有绝佳的抗冲击性,是塑料的20倍。

③低的熔化黏滞性和良好的填注成型特性。

这一特性使镁合金易于铸成复杂、薄壁结构,并把多个功能零件集成一件,以取代以往常见的多钢件。

镁合金在汽车制造业的应用

镁合金在汽车制造业的应用

镁合金在汽车制造业的应用点击上方「材料科学与工程」快速关注材料类综合、全面、专业的微信平台为了提高汽车的燃油效率和降低其废气排放,减轻汽车的重量至关重要。

为了达到这一目的,用镁合金来制造合适的汽车零部件似乎是一种显而易见的明智之举。

作为一种最轻的结构金属,镁比钢轻75%,比铝轻33%左右。

美国汽车研究理事会的一个社团组织“美国汽车材料合作伙伴”在其研究报告“2020年镁的应用前景展望:北美汽车业对镁的战略构想”中指出,与铝相比,镁具有更高的比强度、延展性和抗冲击性;与钢相比,镁可以提供更好的缓冲阻尼和耐冲击性;与塑料相比,镁具有更高的强度和刚度,以及更好的热稳定性和导热性。

此外,该报告指出,为了提高燃油经济性和减少废气排放,镁的材料特性还可以提供许多好处,其中包括:(1)通过使汽车重心后移,减轻前部重量,可以提高汽车的加速/减速、操控/转向响应性能。

(2)由于镁合金可以铸造出完整的大尺寸部件,而不必像钢件那样需由众多单个零件组合而成(这些零件容易相互摩擦,并引起振动),从而可将汽车噪声减至最小。

(3)由于镁铸件可能比同样的钢制零件更廉价(尤其当年产量小于20万件时),因此可以降低制造成本。

镁铸件的加工成本要低于由多部分构成的钢制冲压件,因为加工冲压件的每个部分都需要相应的模具。

例如,加工一件由30个部分构成的钢制仪表盘横梁需要30套工装,而铸镁件横梁只需要6套工装。

然而,在美国汽车制造商生产的汽车中,镁合金零部件的重量平均只有大约12磅,仅占一辆汽车全部材料的0.3%左右。

实际上,镁在汽车上的应用并不很普遍,因为它的成本比一些竞争性材料更高。

由于企业的竞争本质,它们会更多地使用价格比较低廉的材料。

镁合金零部件使用率的下降,部分也是因为北美市场的模铸企业因关闭和合并而不断减少,几年前发生的金融危机和汽车行业遭遇的困境产生了很大的影响。

咨询企业Ducker Worldwide公司发表的一份预测平均每辆轻型车所用材料净重量变化(见表1)的报告时估计,镁合金零部件将从2008年的每车8磅左右增加到2025年的22磅。

镁合金在汽车上的应用简介

镁合金在汽车上的应用简介

镁合金在汽车上的应用简介199镁合金在汽车上的应用简介镁合金与其他金属相比具有许多性能特点[3]:①密度低,如AZ91镁合金密度为1.81g·cm-3,约为铝的2/3和铁的1/4,接近工程塑料的密度②抗拉强度、屈服强度和伸长率与铝合金铸件相当下表显示了几种常用镁合金的性能③具有良好的耐腐蚀性、电磁屏蔽性能和抗辐射性能,可高精度加工,具有良好的导热性。

在压铸汽车轮毂上使用时,能有效消散制动摩擦热,提高制动稳定性。

④具有良好的压铸成型性和尺寸稳定性,压铸件最小壁厚可达0.15 mm,适用于制造各种汽车压铸件。

⑤具有良好的阻尼系数,其减震性能优于铝合金和铸铁。

它可以降低外壳的噪音,减少座椅和轮辋的运动,提高汽车的安全性和舒适性。

⑥易于回收回收的镁合金可以直接熔化,然后铸造而不降低其机械性能。

表1常用镁合金的性能AM60A AS21X1 AS41A,XB AZ91A \ \ B \ \ D A350抗拉强度MPa 抗拉屈服强度MPa抗拉屈服强度Mpa伸长率弹性模量GPa XXXX寿命大约只有70到50年中国的铁和铝资源更加贫乏,储量仅占世界总量的18.7%和2.3%,可采储量的保证期分别为30年和10年以下。

从污染的角度来看,钢材质量密度高,消耗量大,其产品在使用过程中容易造成高能耗和污染排放。

尽管铝是一种轻质材料,但仅一次铝电解过程的能耗就占整个有色金属工业的90%,并间接导致高污染排放。

被称为“21世纪绿色结构材料”的镁在这些方面相对更好。

据中国有色金属工业协会统计,XXXX 1-8月份全国原镁总量为44.89万吨,同比增长16.8%应该注意的是,由于受到各种国际金属材料的影响,刚才的价格上涨进一步降低了镁合金在成本方面的劣势,使得镁合金的综合优势更加明显。

因此,对于镁合金资源丰富的中国来说,在中高档汽车零部件生产中使用镁合金更为有利。

3、汽车用镁合金自1970年中东石油危机以来,为了降低汽车质量、减少油耗和污染、提高安全性能,镁合金材料已经越来越多地应用于汽车工业。

铸造铝镁合金应用

铸造铝镁合金应用

铸造铝镁合金应用
铸造铝镁合金应用指的是将铝镁合金通过铸造工艺应用于各种领域的过程。

铝镁合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点,因此广泛应用于航空、汽车、电子、家电等制造业领域。

以下是铸造铝镁合金应用的一些具体例子:
1.航空航天领域:铝镁合金因其高强度和轻量化特性,在航空航天领域应用
广泛,如飞机机身、发动机部件等。

2.汽车工业:铝镁合金用于制造汽车零部件,如发动机罩、车门等,可减轻
汽车重量,提高燃油经济性。

3.电子产品:铝镁合金可用于制造电子产品外壳,如手机、笔记本电脑等,
具有美观、防震、抗电磁干扰等优点。

4.家用电器:铝镁合金可用于制造家用电器外壳,如冰箱、洗衣机等,具有
美观、耐用、抗腐蚀等特点。

5.建筑领域:铝镁合金可用于制造门窗、幕墙等建筑部件,具有轻量化、节
能、环保等优点。

总的来说,铸造铝镁合金应用是指将铝镁合金通过铸造工艺应用于各个领域的过程,涉及航空航天、汽车、电子、家电、建筑等多个行业。

铝镁合金以其轻量化和高强度等特点在各种行业中发挥了重要作用,成为制造业不可或缺的材料之一。

轻量化材料镁合金在汽车上的应用

轻量化材料镁合金在汽车上的应用
焊 、 液压 成型 等 ) 应用 等几 种途 径和 手段 。 的
用。失效产品或废料进行回收利用也可降低成本。
f V 性能优 良。镁有极好的阻尼减振性能 ,可 . H N
吸 收振 动和 噪声 ,有效 降低运 行 时的 噪声 。
1 镁合金扩大应 用的必然性
目前 ,在汽车 中镁型材 、变形 镁合金 的应用较
少 ,便 于 物流 、生 产和 质 量 管理 , 更容 易 控 制质 量 , 有效 降低 成 本。 e绿 色环 保 。镁 合金 材 料 可 以百 分之百 地 回 收利 .
取轻量 的汽车布置形式和总成部件结构形式 ,整车或 零部件小型化及车身结构尺寸、形状优化和拓扑优化 等 ) 、新材料 ( 包括铝、镁、高强度钢、塑料及非金 属基复合材料、碳纤维材料 ) 和新工艺 ( 包括激光拼
2 典型镁合金汽车零部件
随着镁合金汽车零部件的开发 ,镁合金在汽车上
的应用特点如下。
a由体 积 小 的零件 向大 的零 件过 渡。 .
b 由结构 简单 的零 件 向复 杂件 过渡 。 .
b尺寸精度高、稳定性好。采用整体压铸 生产工 .
艺 ,尺寸公差控制在05 mm以内,从而保证尺寸的 . 精度 与稳定性 ,能很好地解决 目前钢零部件的干涉、

程 睡 胃
轻量 化材 料镁合金在汽 车上 的应 用
摘要 :汽车节 能减 排 的途 径有很 多 ,其 中汽车轻量 化最 为大家关注 。在轻量 化手段 中 ,镁合金
轻质材 料 的应 用是最 有效途径 之一。本 文主要介 绍轻金 属材料镁合 金在转 向盘 骨架 、仪 表板横梁 、 变速器 壳体 、座椅 骨架 等零部件 上 的应 用。
c设计灵活。开发产品的时候 ,局部需加强刚度 .

汽车轻量化技术之镁合金

汽车轻量化技术之镁合金
摄像机壳
7
可以镁合金化的汽车零件
▪ 悬吊系统总成——零件名称:车轮,备用轮胎,控制臂(2个,后方), 控制臂(2个,前方),引擎架,后方支架
▪ 内装总成——零件名称:仪表板、横梁,仪表板支架,椅背椅座,气 囊零件
▪ 方向盘总成——方向盘零件 ▪ 车身总成——零件名称:保险杆补强横梁,铸造车门内衬,铸造A/B柱,
5
▪ 3.有较高的尺寸稳定性,稳定的收缩率,铸件和加工件尺 寸精度高,适于做样板,夹具和电子产品外罩。
▪ 4.对缺口的敏感性比较大,易造成应力集中。 ▪ 5.可回收。与塑料类材料相比,镁合金具有可回收性。这
对降低制品成本、节约资源、改善环境都是有益的。 ▪ 6抗EMI电磁波:镁合金为非磁性金属,电磁遮蔽性能优良。
车身采用轻量化材料:镁合金、铝合金、钛合金等
15
引领新睿名仕风尚 全新捷豹XJ 2010年即将登陆
铝镁合金外衣打造5.7秒脱兔动力
16
中国载货车和轿车对镁合金的需求量 ▪2005年达4.785万吨, ▪2010年可望达6.13万吨, ▪2015年预计可达6.9万吨, ▪2020年将可达7.56万吨。
▪ \ 年份 地区\ 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2005
▪ 北美
23 31 38 41 47 45 80
▪ 欧洲
10 20 17 23 29 33 58
▪ 日、韩
2
2
3
4
5
6
22
▪ 其它
7
7
9
9
10 11 22
▪ 共计
42 50 67 77 91 95 182
14
全球限量500辆 雷克萨斯LFA超级跑车首亮第四 十一届东京车展

镁合金轮毂

镁合金轮毂

镁合金轮毂1. 简介镁合金轮毂是一种轻质、高强度的轮毂材料,常用于汽车、摩托车等交通工具的制造中。

镁合金轮毂具有较低的密度和良好的机械性能,可显著降低车辆的重量,提高车辆的燃油效率和操控性能。

2. 镁合金轮毂的优点2.1 轻量化设计相比传统的钢制轮毂,镁合金轮毂具有较低的密度,可以减轻车身重量,提高燃油经济性。

轮毂的质量对于整个车辆的动力学性能有着重要影响,采用镁合金轮毂可以有效减轻车辆质量,提高车辆的加速性能和操控性能。

2.2 强度高尽管镁合金的密度较低,但其强度却相对较高。

镁合金轮毂经过特殊加工和热处理后,可以达到足够的强度和刚度,满足车辆在行驶过程中的载荷要求。

因此,镁合金轮毂在保证车辆安全性的同时,也能够充分发挥轻量化设计的优势。

2.3 散热性能好镁合金轮毂具有优良的散热性能,能够有效地将制动时产生的热量散发出去,减少刹车过程中的温升和制动衰减现象。

此外,优良的散热性能还可以延长制动器的使用寿命,提高整个制动系统的可靠性。

3. 镁合金轮毂的制造工艺3.1 选材制造镁合金轮毂的第一步是选材。

常用的镁合金材料有AZ91D、AM60等,它们具有良好的机械性能和可加工性。

3.2 铸造镁合金轮毂的制造采用铸造工艺,其中常用的铸造方法有压铸、低压铸造和重力铸造等。

铸造过程中需要控制好铸造温度和冷却速度,以保证轮毂结构的致密性和强度。

3.3 加工铸造完成后,需要进行加工工艺,包括车削、铣削、钻孔等。

这些加工过程可以使轮毂表面光滑,保证轮胎与轮毂的紧密连接。

3.4 热处理为了增加镁合金轮毂的强度和硬度,还需要进行热处理。

常用的热处理方法有固溶处理和时效处理等,通过这些处理可以改善轮毂的组织结构,提高轮毂的强度和耐磨性。

4. 镁合金轮毂的应用4.1 汽车行业汽车制造商正在越来越多地采用镁合金轮毂作为替代传统钢制轮毂的材料。

镁合金轮毂的轻量化设计可以提高汽车的燃油经济性,降低尾气排放。

此外,镁合金轮毂还可以提高汽车的操控性能和乘坐舒适性。

镁合金在汽车行业中的应用

镁合金在汽车行业中的应用
Tcchnologies
lnc.公司
・123・
2 0 0
7年中目汽车摩托车月镁目际*讨々i集
采用新的夺间构架式结构方法设计的镁合金仪表盘托架,可以}E传统镁合金仪表盘托架的蘑量减少25% 以上,而理论上连可以减少到45%。
罔3
2汽车前端: 2003年Ford公司在F 150型汽车上首次使用了压铸镁台金前端。(如图d所示
2 n 0
7年中目汽车摩托车月镕目RⅫ*々文桑
丰H对采川铝台金就足减少r超过3(J%的艰睦。AF'.44高温台仓柑孛斗往强度和延伸牢特忖r…矧j台企t样
井口侏濉扣斗¨枷f埘J巩‘讳斗碰捧脉冲没钉影啊。
鬻恭装蒜
裟篇裂裂篇嚣~器焉篡篙裟黑~
・128
僦篓豢三掣
20 0
7年中国汽车摩托车用镁国际研讨会文集
镁合金在汽车行业中的应用
口‰量妇“船
力铭:'‘出翻%E《I,由,幺l‰
dll-ltlr:新一代的汽车.要求对乘客提供更好的保护和拥有更高的安全性能.并且具鲁曼为兜善的车 戢电子秉统。遣些导藏新一代泡车的重量-,K昕增加。但是备田政府却纷纷趣过减少=瓤化碳排放和石化 产晶消耗的相关法律。为了抵诮由于汽车t量增加而引起的排放问题.0EM生产厂家们需要在满足新一 代汽车安全性能要求的同时.采用轻音金和相关技术以减少零部件的重量。
幽6
3座椅框架
采用铸造镁台金座椅框架町以进步减少了车体的重量。美洲豹汽车的S和XJ系列都采用了镁台 盒盼座}奇靠背和鹰接桃絮。这种铸造设i{t,町以使得一个铸件往两种型譬上通川,同时还可以对每种型 号采取不同修整标准。
刚7座椅趣I 4kg
脒椅靠背1.6kg
美洲豹,I^‘的鹿椅概架通过了所yjiq,.1 r棚4试.也括侧面高变形l最iq,.1i,}n对速30 inph的后方iq'di (图8)。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

镁合金在汽车上的应用简介节能、环保、安全是当今世界汽车工业关注的主要话题,汽车轻量化技术是实现这一目标的重要途径。

研究表明,车重每减轻10%,油耗可降低6%~8%[1]。

车身质量占整车质量的40%,所以车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用。

汽车轻量化的实现主要有二种途径:一是优化汽车结构设计;二是使用轻量化材料。

前者经过不断研究开发,日趋完善,空间已相对狭窄。

后者随着科学技术的发展和新材料的不断涌现,为汽车轻量化开辟了广阔的空间。

轻量化材料是指可用来减轻汽车自重的材料,可分为两大类:一类是高强度材料,如高强度钢板;另一类是低密度的轻质材料,如铝合金、镁合金、塑料和复合材料等。

轻量化材料对汽车工业的可持续性发展具有重要意义,它不仅关系到车辆的节能、减排、安全、成本等诸多方面,而且汽车轻量化材料的应用对世界能源、自然资源和环境保护具有深刻的影响,它已成为汽车材料技术发展的主导方向。

国外近几年在汽车上的应用,以年平均25%的速度快速增长。

据资料介绍,汽车上有60多种零部件可以采用镁合金生产,我国经过“十五”和“十一五”科技攻关,也有20余种汽车零部件可以采用镁合金生产。

如仪表盘骨架、座椅骨架、进气歧管、赛车车轮、支架、转向盘骨架、缸体、壳体类零件等,目前镁合金件正向着大型集成化发展。

一、镁合金的特点镁合金是一种轻合金,熔点为650℃。

金属镁及其合金是工程应用中最轻的金属结构材料,纯镁的密度仅为1.738g·cm-3,而常规镁合金如AZ91密度也只是1.81g·cm-3,约为铝的2/3,钢的1/4,接近工程塑料的密度[2],因此将镁合金应用在汽车领域中可极大地减轻结构件的质量。

镁在元素周期表中属ⅡA族碱土金属,元素符号Mg,英文名称Magnesium,原子序数12,原子量24.31,常见化合价+2,其电子壳层结构为1s22s22p63s2,熔点648.8℃,沸点1090℃,原子半径0.172nm,离子半0.072(+2)nm。

镁晶体为密排六方结构,配位数为12,25℃时晶格常数为a=0.3202nm,c=0.5199nm,晶胞的轴比c/a=1.6237,原子间d1=0.31906、d2=0.32030。

滑移系数较小,冷变形较困难,当温度升高到250℃以上时,镁合金的变形较容易,同时具有较好的可塑性。

高纯镁具有良好物理性能以及耐腐蚀性能,但是由于其力学性能差,生产纯镁的生产成本高,在工业生产和结构使用中纯镁受限,所以在纯镁中加入:铝、锌、锆、锰及微量元素镍等,它们在镁合金中起到固溶强化、沉淀强化、细晶强化、提高耐热性等作用,可以作为结构材料广泛应用。

二、镁合金在汽车板的应用优势与其它金属相比镁合金具有很多性能优势:(1)密度小,常用金属中最轻的金属例如AZ91镁合金的密度是1.81g·cm-3,约为铝的2/3,锌的1/4,不到钢或铸铁的1/4,接近工程塑料的密度。

对于含30%玻璃纤维的聚碳酸酯复合材料来说,镁的比重也不超过它的10%。

因此镁合金的使用可有效减轻汽车的质量。

表一为几种金属的密度对比(2)比强度高抗拉强度、屈服强度、伸长率与铝合金铸件相当。

从设计者的立场考虑,密度小的金属若不具有高强度,将没有意义。

实验显示,镁合金的比强度比铝合金和钢高。

因此在不降低零部件强度条件下,镁合金铸件比铝铸件的重量减轻大约25%。

几种常用的镁合金性能见下表2。

表2 常用镁合金的性能(3)热传导性好具有良好的耐腐蚀性能、电磁屏蔽性能、防辐射性能,可进行高精度机械加工,且热传导性好,虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是比钢高近1倍,比塑料材料高10倍。

因此镁合金已广泛用于压铸汽车轮毂上,可有效散发制动摩擦热量,提高制动稳定性。

(4)良好的焊接和铸造性能镁合金的熔点、比热容和相变潜热比铝合金低,融化耗能较少,固化速度快,动力粘度低具有良好的压铸成形性能和尺寸稳定性,压铸件生产周期比铝合金短,易形成薄壁结构件,压铸件壁厚最小可达0.15 mm,镁与铁的亲和力小,固溶铁的能力低,不易粘模,铸模寿命比生产铝合金高2,3倍,适合制造各类汽车压铸件。

(5)对振动、冲击的吸收性能好具有良好的阻尼系数,镁合金对振动能量的吸收能力强,消震性能优于铝合金和铸铁,用于驱动和传动部件上可以降低噪声,用于座椅、轮圈、方向盘可以减少振动,在汽车发出碰撞后很好地吸收冲击能量,提高汽车的安全性和舒适性。

(6)抗凹陷性能好镁合金与其他金属相比抗变形能力强,由冲击而引起的凹陷小于其它金属。

(7)易于机械加工镁合金非常易于机械加工,在无冷却液、无润滑剂的情况下能实现高负荷加工,得到光洁的加工面,衡量机械加工的指标之一是动力消耗量。

表3是以镁合金为1的情况下,各种合金机械加工时的动力消耗量比较。

由表3可知镁合金具有良好的机械加工性。

(8)易于回收再生。

回收的镁合金可直接熔化再进行浇铸,且不降低其力学性能。

镁合金同其它金属相比,熔点低,比热小,在再生溶解时所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4%。

此外,镁合金的电磁波屏蔽性好,外表美观。

更为重要的是,镁是自然界中分布最广的元素之一,约占地壳质量的 2.35%,列第八位,仅次于O、 Si、Al、Fe、Ca、 Na、K,由于镁本征化学性质活泼,在自然界中主要以化合物的形式存在,在陆地上的含量为 1.930%,海水中的含量为0.42%,达2.1×1015t。

我国是世界上镁矿资源最富有的国家。

主要含镁资源包括菱镁矿:资源总量31.45亿t,居世界首位;白云石:资源总量约40亿t;盐湖卤水:柴达木盆地镁盐保有储量48.15亿t[4]。

丰富的镁矿资源为我国镁产业的可持续发展提供了最可靠的资源保障。

相反,铁矿及铝矿资源则相对贫乏一些。

已探明世界储量的铁矿石与铝土矿的可采储量保障年限只有约70年和50年。

我国的铁、铝资源更加贫乏,储量仅占世界比例18.7%和2.3%,可采储量保障年限分别在30年左右和10年以下。

从污染角度讲,钢铁的质量密度大,消费量大,其制品在使用过程中易造成高能耗和污染排放;铝虽为轻质材料,但仅铝电解一个工艺环节的电耗就占到整个有色工业的90%,并也间接导致高污染排放。

而被冠以“21世纪绿色结构材料” [5]美誉的金属镁在这些方面则相对好一些。

据中国有色金属工业协会数据统计,2008年1-8月份全国共产原镁44.89万吨,同比增长16.8%。

需要说明的是,由于受到国际各种金属材料的影响,刚才价格的上升,使镁合金成本方面的劣势进一步减小,镁合金的综合优势进一步明显。

因此,对于盛产镁合金资源的中国来说,中高档轿车采用镁合金制作汽车零件也就更加彰显优势了。

三、镁合金的新发展尽管镁合金在汽车上的应用具有其它金属不可比拟的优点,但在过去几十年中,由于价格和生产技术方面的原因,镁合金一直未得到广泛应用,近年来随着镁价格逐渐下降,使镁合金在汽车中全面应用逐渐成为可能,世界范围内各主要汽车生产国不断加大在镁合金开发和应用技术研究上的投入,从而一些新技术相继问世。

1. 耐蚀镁合金镁合金的耐蚀性的问题可通过2个方面来解决:○1严格限制镁合金中的 Fe、Cu、Ni等杂质元素的含量。

例如,高纯AZ91HP镁合金(Mg、Al、Zn)在盐雾试验中的耐蚀性大约是AZ91C镁合金(Mg、Al、Zn)的100倍,超过了压铸铝合金A380(Mg、Al、Zn)比低碳钢还要好。

○2对镁合金进行表面处理。

根据不同的耐蚀性要求,可选择化学表面处理,阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。

例如,经化学镀的镁合金,其耐蚀性超过了不锈钢。

2 耐热镁合金耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一。

当温度升高时,镁合金的强度和强蠕变性能大幅度下降,使它难以作为关键零件(如发动机零件)材料在汽车工业中广泛应用。

耐热镁合金的研究与开发主要围绕新合金研究和改善现有镁合金的高温性能两个方面进行。

Mg-Al-Si(AS)系合金是德国大众汽车公司开发的压铸镁合金。

当在175℃时,AS41合金的蠕变强度明显高于AZ91(Mg、Al、Zn)和AM60(Mg、Al、Zn)合金。

20世纪80年代,国外致力于利用Ca来提高镁合金的高温拉强度和蠕变性能表现良好。

日本东北大学采用快速凝固法制成的具有100-200nm晶粒尺寸的高强镁合金,强度为超级铝合金的3倍,并具有超塑性、高耐热性和高耐蚀性。

3 阻燃镁合金镁合金在熔炼烧铸过程中易发生剧烈的氧化燃烧。

上海交通大学轻合金精密成型国家工程中心通过同时加入几种元素,开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金,成功进行了轿车变速箱盖的工业试验。

4 高强高韧镁合金现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。

在Mg-Zn和Mg-Y合金中加入Ca、Zr可显著细化晶粒,提高其抗拉强度和屈服强度;加入Ag和Th能够提高Mg-稀土-Zr合金的力学性能,如含有Ag的QE22A合金具有较高的室温拉伸性能和抗蠕变性能。

5 变形的镁合金虽然目前铸造镁合金产品用量大于变形镁合金,但经变形的镁合金材料可获得更高的强度、延展性及更多样化的力学性能,可满足不同场合结构件的使用要求。

因此开发变形镁合金具有长远的发展趋势。

美国成功研制了各种系列的变形镁合金产品。

通过挤压和热处理得到的Zk60(Mg、Al、Zn)高强变形镁合金,其强度及断裂韧性相当于失效状态的Al7075(Mg、Al、Zn)或Al7475(Mg、Al、Zn)合金。

而采用快速凝固(RS)、粉末治金(PM)和热挤压工艺开发的Mg-Al-Zn系EA55RS变形镁合金,成为迄今报到的性能最佳的镁合金,其性能不但超过常规镁合金,比强度甚至超过7075铝合金(Mg、Al、Zn),并具有超塑性(300℃,436℃),腐蚀速率与2024-T6合金(Mg、Al、Zn)相当,成为先进镁合金材料的典范。

日本最近开发出超高强度的Mg-Y系变形镁合金材料,可冷压加工的镁合金板材。

6 镁合金成形技术镁合金成形分成变形和铸造两种方法,当前主要使用铸造成形工艺。

压铸是应用最广泛的镁合金成形方法。

近年来发展起来的镁合金压铸新技术有真空压铸和充氧压铸,前者已成功生产出AM60B镁合金(Mg、Al、Zn)汽车轮毂和方向盘,后者已用于生产汽车上的镁合金零件。

镁合金半固态触变铸造(Thixo-Molding)成形新技术近年来受到美国、日本和加拿大等国的重视。

与传统压铸相比,触变铸造无需熔炼、浇铸及气体保护。

生产过程更清洁、安全和节能。

但目前可供使用的半固态铸造镁合金材料相对选择性小,需要进一步发展适用于半固态铸造镁合金的镁合金系列。

其它正在发展的镁合金铸造成形新技术有:镁合金消失模铸造、挤压铸造、低压铸造结合法、挤压铸造、流变铸造结合法和真空倾转法差压铸造等。

相关文档
最新文档