佛山挤压镁合金市场镁挤压坯料

典型镁合金材料生产流程：锭坯加热→一次挤压→切中间坯料→加热→二次挤压→人工时效→拉伸矫直→切头尾与取试样→辊式矫直→手工矫直→检查→切成品与打印→氧化着色→成品检查→包装→入库→发运。
　　大家都比较熟悉铝合金材料挤压的过程，但对于镁合金的挤压过程可能较为陌生，因此，需要特别注意。众所周知，铝合金锭坯可在燃油炉、燃气炉、空气电阻炉、感应电炉中加热，然而，镁合金锭坯只允许在空气电阻炉内加热。笔者挤压镁合金时，在加热铝合金的燃油炉内加热镁合金，结果着火了，幸好没伤人，也没造成火灾；还有一次，在加热铝扁锭的电阻炉内加热镁锭也着火了。因此，在加热镁锭坯时应特别小心。
　　镁合金锭坯的加热温度不高，为防止燃烧，加热温度宜≤470℃，而铝合金的高加热温度可达550℃；镁合金的大挤压速度为20m/min，比硬铝的快，但仅为软铝合金的1/3；热挤压镁合金材料的收缩率比铝合金的大，在设计模具时应注意；挤压镁材的拉矫不可在室温进行，宜加热到150℃～250℃，且须用拉矫机，而铝合金的拉矫可在室温下进行。

从金属变形的的主变形方式可知，轧制的主变形方式是双向延伸、一向压缩的，因此，轧制不利于充分发挥镁合金的塑性能力，镁合金轧制板带材轧制工艺并不是一种主要的工艺，在镁及镁合金的半成品产量中，平轧材也不是多的。在书面材料中，不宜把“轧制”写成“压延”，因为在国标GB/8005.1中并没有“压延”一词，只有“轧制”一词；同时，在商务印书馆出版的第3版《新华大字典》中也无“压延”一词，只有“轧制”。

镁及镁合金晶体结构为密集六方晶格，塑形变形能力不强，所以轧制板材时多采用塑性较高的AZ31和M1A合金。铝合金及铜合金晶体都是面心立方晶格，有很高的塑性，可轧成很薄的箔材。板材可按其厚度分为厚板与薄板，对铜合金及铝合金来说，厚板是指厚度＞6mm的板材，现在航空航天工业用的铝合金厚板厚度已达250mm；≤6mm的板材称为薄板。对镁合金板材来说，一般把原度11mm～70mm的称为厚板，厚度≤10mm的称为薄板。

由于镁合金的变形能力有限，为使锭坯获得大的变形量和减少裂纹产生，大都进行热轧，热轧温度300℃～450℃，可根据合金选择温度，热车道次压下率为10%～30%，铝合金的热轧道次压下率可达50%。在镁合金热轧时，若轧件温度降到315℃，则需要重新加热，以热轧的进行。

压力加工用的镁及镁合金大都采用半连续铸造法（DC法）生产，可以选择性的对铸锭进行均匀化处理，但高成分合金进行均匀化处理。均匀化处理可显著降低挤压力，一般可以降低20%~25%，甚至更多。均匀化处理规范通常为350℃×12h。Mg-3%Al合金管材（锭坯规格98mm×150mm，管材规格44mm×1.5mm）在挤压时，均匀化处理对挤压力的影响见表1。

镁合金在挤压前都须车皮、管坯和镗孔，尤其反挤压的管坯和异形薄壁型材锭坯还应有较高的尺寸精度和均匀的壁厚，以确保挤压材壁厚均匀。在实际生产中，有时还用挤压坯料生产小规格或有特殊要求的产品。挤压材的锯屑应及时清理，以确保生产人员的安全，挤压车间应配备沙箱和D级灭火器材。挤压前，通常用电阻炉加热挤压材，电阻丝埋设在耐火砖内。

镁的熔点比铝的约低10℃，其密度比铝的低35.6%，其线胀系数又比铝的高5.9%，因此，在设计模具与锭坯加热时间等方面都应考虑。特别在设计模具工作带时，模孔加工尺寸的热胀冷缩余量应约比铝的大一倍。

由于镁合金的塑性较差、不易变形，且镁合金与钢的亲和力较低，所以挤压垫与挤压筒内径的配合偏差定为0.2mm~0.3mm。挤压后残料（压余）与挤压垫易分离，因此，无需润滑垫片。

镁合金的可焊性较低，因此，用平面分流组合模挤压管材和空心型材时，应精心设计分流孔和导流系统，以减少流量阻力，增强焊合均匀性。分流挤压AZ31B管材时的挤压工艺与产品质量关系见表2。镁合金挤压模材料大都为H13模具钢，与制备铝合金挤压模用材料相同，材料在淬火与回火后的HRC硬度应达到47~51。挤压前，模具的预热温度比锭坯温度低20℃~30℃（表3）。加热时间取决于模的大小，以热透和温度均匀为准。

在挤压出模口或脱模后可对高温挤压材进行在线淬火，也可以精整后进行离线淬火。淬火后的挤压材具有细小的弥散显微组织，人工时效后，力学性能可有较大提高。

挤压镁合金的使用状态为T5、T6、F。T5为在线淬火后再进行人工时效的状态。T6为固溶处理与人工时效状态。固溶处理不但可提高材料强度，使其韧性大化，还可以改善抗震性能。固溶处理后再进行人工时效，可使材料强度性能大化，但韧性有所下降。F为原加工状态，即挤压状态，挤压后不进行任何热处理。

ZK60、WE43、WE54合金挤压材的热处理状态为T5、T6。ZK系列合金挤压材不但有高的力学性能，而且各向同性得到改善。WE系材料的室温力学性能对热处理不敏感，但能提高其高温稳定性。AZ61合金和AZ80合金挤压材也有时效强化作用，经T5或T6处理后，强度性能虽稍有提高，但塑性却大幅下降。ZK系列合金挤压材既有高的强度又有良好的塑性，没有必要进行热处理。

镁合金在热加工、矫直和焊接后都残留着应力，需进行退火，以消除应力。挤压镁材与轧制硬状态板材焊于一起时也进行退火，以消除残余应力；减少扭曲变形，在150℃加热60分钟即可消除应力，不需要在260℃退火。挤压镁合金的退火制度：AZ31B、AZ31C，345℃；AZ61A，345℃；AZ80A，385℃；ZK60A，290℃；保温1小时至数小时。

挤压镁合金材料消除应力退火规范见表1。若合金的Al含量大于1.5%，这种处理是的，不但可防止变形，而且更重要的是可以预防应力腐蚀开裂。镁合金挤压材的固溶处理及人工时效制度见表2。AZ71A合金材料固溶处理后，于65℃水中淬火或于其他冷却强度相当的介质中淬火。其他镁合金材料固溶处理后可在静止的空气中冷却，即可以达到淬火效果。

务必注意，淬火时冷却介质不可直接接触挤压模，以免模具开裂；淬火后应对材料进行精整矫直，可采用辊矫，也可以压力矫或拉矫，但拉矫相当困难，而辊矫则十分方便。断面形状简单的角材、槽材、工字材、圆管和带内筋的圆管都可以辊矫。拉矫可确保材料的直线度，但要在加热状态下进行。挤压材料的矫直温度为200℃～225℃，变形量应≤3%。在矫直截面厚度≤10mm的薄材料时，宜采用接触电热法加热，加热5秒~2分钟；而对截面厚度大于10mm的材料，宜利用挤压后的余热进行即时矫直。

在挤压镁合金时，应特别注意安全：应及时清除锯切锭坯上的大小毛刺，因为它们极易燃烧，锯切时也有着火、爆炸的危险；积存的切屑应及时清除，当切屑粒子小于80m时，环境则相当危险，工作人员切勿大意。

ZK60A合金挤压材

ZK60A镁合金是一种不含Al的Mg-Zn系合金，含Zn4.8-6.2、Zr 0.45，共余为Mg，Zr的含量一般为0.5%。F及T5状态挤压材的室温平均弹性模量44.8GPa。室温抗拉强度/伸长率：F材料的340MPa/14%，T5材料的305MPa/11%；室温屈服强度：F材料的360MPa、T5材料的305MPa。

ZK60A合金挤压材纵向试样回转梁（R=-1）轴向负载（R=0.25）的室温疲劳断裂试验结果见图1-图4。

ZK60A合金锻件

ZK60A-T5合金锻件的回转和弯曲梁（R=-1）疲劳强度见图5及图6，纵向试样，带切口，Kt=2，经机加工和抛光，试样取自车轮轮缘。

弹性模量室温平均值44.8MPa、室温抗拉强度/伸长率305MPa/16%、室温屈服强度205MPa的ZK60A的切线和轴向轮缘回转和弯曲梁试样的室温疲劳强度见下表，试样经抛光。

汽车产业中镁合金用量较多的国家和地区主要是北美、欧洲、日本和韩国，1991年汽车工业中镁合金的用量仅为2.4万吨，到1997年则增至6.4 万吨，目前这些国家和地区汽车工业对镁合金的需求已达到每年40万吨。欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件已超过60种，单车镁合金用量9.3公斤～20.3公斤；北美正在使用和研制的镁合金汽车零部件已超过100 种，单车镁合金用量5.8公斤～26.3公斤；我国汽车镁合金产业的总体技术水平不高，在汽车镁合金部件设计、制造加工等方面还有较大差距，平均单车用镁量不足1公斤。经过近几年的发展，已有20余种汽车零部件可以采用镁合金生产。

我国在汽车轻量化方面起步较晚，早将镁合金应用到汽车上的企业是上汽集团。上世纪90年代，在桑塔纳轿车上采用镁合金变速箱壳体、壳盖和离合器外壳，单车用镁合金共约8.5kg。一汽集团开发了抗蠕变镁合金，用于制造高温负载条件下的汽车动力系统部件，同时顺利研发出气缸盖罩盖等镁合金压铸件。同时，东风汽车公司、长安汽车集团也参与到镁合金零部件的生产之中，尤其需要指出的是长安集团生产的“长安之星”微型车上实现了单车用镁8kg的水平，达到了目前的国际水平。在镁合金工艺方面，镁合金汽车轮毂成型技术无疑是一大亮点。

在国家研发计划的支持下，在与东风汽车股份有限公司合作中，上海交大正在针对进行有关汽车用减震台和副车架结构设计，旨在早日实现镁合金在减震塔和副车架两类大型复杂薄壁部件的成型技术与应用上的突破。

目前，汽车工业平均用镁量在10 公斤以内。从2000年开始，各国和研发机构投入大量的资源进行镁合金的研发和产品的推广，特别是我国作为镁合金资源的大国，一直希望将镁合金在汽车工业中的用量进一步提高。但是，车用镁合金的用量并没有出现预期的大幅增长，主要的镁合号还是以AZ91D和AM50为主，主要的镁合金产品以方向盘骨架、仪表盘骨架、座椅骨架等内饰部件。限制镁合金大规模应用的一个主要原因还是由镁合金特性决定的，镁合金的耐腐蚀性能差，特别是电偶腐蚀是困扰镁合金在非内饰承载部件系统中应用的大阻力。

汽车轻量化和部件集成化的发展趋势，能够发挥镁合金材料流动性好、易成形大型复杂结构件的优势，将促使镁合金的新的大规模应用，例如：车门内板和行李箱后盖内板，采用压铸镁合金可以实现优轻量化和结构优化的效果。目前，我国具有多的镁合金矿产和冶炼资源，也具有大吨位压铸装备的下游生产企业，在该领域我国已经形成了为完整的产业链，能够实现从原镁到镁合金压铸件的全流程生产和制造。