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压铸小知识

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。

（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%。

（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。

（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。

 

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