镁合金压铸技术的最新发展及其应用
镁合金压铸技术的最新发展及其应用
镁合金是最轻的工程金属材料之一，具有很好的比强度、比刚度等性能，特别适合制造要求重量轻、强度高、减震降噪的工程结构部件和要求一定强度的壳类零件。镁合金低熔点、低比热及充型速度快等优点极其适合於用现代压铸技术进行成形加工。现代科技和相关产业技术的发展，使镁合金的应用範围迅速扩展，特别是在汽车工业和电子信息产业中获得大量应用。
本文主要介绍镁合金压铸技术研究、开发、应用的发展状况，希望藉此促进中国镁压铸技术的发展及其在各个领域、尤其是汽车工业中的推广应用。
概述
长期以来，镁的80%用於铝合金的添加元素或冶金行业脱氧等、13%用於铸造合金、3%用作变形制品。随着科技进步及对镁可贵性的认识，其产品广泛用於航空、航天、汽车配件、电子及通讯等领域。
汽车行业采用镁合金量的急剧增加是拉动镁合金全球用量增加的重要因素，生产商在汽车上应用镁合金零部件不仅是为了减轻重量，更是藉此来不断提高汽车的性价比，从而加强其在竞争日益激烈的汽车巿场上的竞争优势。预计1996~2008年全球用於汽车零部件的镁量平均每年递增15%以上，其中，北美增长速度为30%，欧洲则超过60%。
欧、美、日等发达国家的汽车制造公司在政府的协调下与科研院所密切合作，投入大量人力物力，实施多项大型研究发展计划，研究用镁合金制造汽车零部件。这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上的应用发展。
电子信息产业由於数字化的发展，巿场对电子及通讯产品高度集成化、轻薄化及可回收的要求愈来愈高。以前作为主要材料的工程塑料已经无法满足要求，因此人们把目光投向了镁合金。例如，镁合金具有优异的薄壁铸造性能，其压铸件壁厚可达0.8mm-1.5mm，并保持一定的强度、刚度和抗冲击性能。因此，在薄壁、轻薄、抗冲击、电磁屏蔽、散热及环保等方面的要求之下，镁合金成了制造商的最佳选择。近年来，电子信息产业的镁合金消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量的另一重要因素。
过去，限制镁合金广泛应用的主要因素是价格和镁合金的生产工艺，近几年这两方面都有较大突破。随着从镁的冶炼到镁合金的生产工艺不断完善，以及容易回收的特性使镁合金的价格进一步走低，新型镁合金压铸技术的出现扩大了镁合金的应用範围，增加了镁合金与其它工程材料的竞争力。
国外镁合金压铸技术及其应用
利用传统的压铸技术压铸镁合金，与压铸其它合金一样，存在型腔内气体以及由压铸涂料产生的气体无法顺利排出的问题。这些气体在高压下或者溶解在镁合金内，或者形成许多弥散分布在压铸件内的高压微气孔。因此，铸件既不能进行热处理强化，也不能在较高的温度下使用。为了消除这种缺陷，提高压铸件的内在质量，扩大压铸件的应用範围，近20年来，经过材料工作者的不懈努力，开发出一些新的压铸技术，包括半固态压铸、触变注射成形技术、充氧压铸、真空压铸等。
触变注射成形技术
半固态压铸和触变注射成形是较新的金属制品生产技术。半固态金属成形技术首先是由美国麻省理工学院Flemings教授於上世纪70年代开发的新一代金属加工技术。目前在美国、日本、瑞士、意大利等国家，半固态成形已进入到工业化的增长期。这种工艺对铝合金的半固态成形基本成熟。但由於镁合金的锭料在二次加热时易氧化燃烧，所以一般的半固态成形工艺不适宜镁合金的半固态成形。因此，美国Dow Chemical公司研制了镁合金的半固态触变成形工艺与设备。触变注射成形技术是一种把低熔点合金进行熔化，以高速、高压把原料注入金属模具内进行成形的技术，目前已经进入实用阶段触变注射成形的铸造压力高，能促进金属模具和镁合金料浆间的热传递，导致表面附近的晶粒微细化，对成形产品赋予了高耐蚀性和机械强度。这个铸造压力还能提高产品对金属模的复制性，加强筋和凸起部的成形容易。料浆的温度与普通压铸方法相比，低50?100℃，因而能控制产品由於热收缩而引起的尺寸变化，并提高模具的使用寿命。此外，触变注射成形的零件可以热处理，而且不需要配备熔化炉、不使用SF6防燃气体、不产生浮渣和淤渣等，兼顾了安全性和环保要求（SF6破坏大气臭氧层）。因此，触变注射成形技术是今後实用的成形方法。
目前，利用触变注射成形技术可以制备手机、笔记本电脑、数码照相机、摄像相机、液晶投影仪等可移动通讯器材的壳体。座椅、方向盘等汽车零部件的成形应用也在研究开发中。
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