通化生产导热镁合金材料高导热镁合金型材

镁合金的发展对我国有重大的战略意义。我国镁矿资源处于世界，发展镁合金有助于缓解我国传统金属矿产的资源危机。镁合金在民用领域的应用，对缓解能源危机、降低污染，特别是提高“中国制造”竞争力有重大的战略意义。

镁合金汽车轮毂：2014年，山西银光镁业的镁合金汽车轮毂销售量比上年增长了三倍，主要是差异化的汽车售后市场。预计2015年会有整车企业应用于电动客车，镁合金轮毂的汽车可节油15%。

镁合金座椅：东风汽车铝合金车身混合动力客车使用了镁合金座椅，用镁型材进行焊接，零件整体减重了25.7%。

镁合金轮椅骨架：生产商是山西省古交市银河镁业有限公司，研发制作镁合金型材深加工产品的企业，主要生产有镁合金轮椅系列、镁合金拐杖、担架、折叠床、桌子等。镁合金轮椅车架通过欧盟认证，出口欧洲市场。

镁合金碱性锅：生产商是北京鼎盛泰来科贸有限公司，镁合金碱性锅重1.3公斤，重量轻，能够中和酸性食物，导热快，为肉类排酸让食物更美味，还能为人体补充镁离子，防治疾病。

镁合金自行车一体轮：生产商是广州镁业金属科技有限公司，已经有国内外自行车厂家批量供货。其优势是稳定性、弹性和减震性都很好，重量轻，低碳环保。

镁合金户外和休闲用品：浙江泰普森已经开始批量生产镁合金材质的系列产品，在全球销售，获得消费者的欢迎。从2014年到现在，采用该类新兴材料生产的产品，出口额已经超过了3000万美元。

镁空气电池：生产商是大连爱镁瑞电池有限公司，镁空气电池使用自来水甚至喝水、污水作为电解液，其自带的LED灯可持续照明90至100小时，一次可为20部智能手机充电。这种镁空气电池已经在四川地震和尼泊尔地震抢险中作为应急电源应用。

铸锭凝固时，随着冷却速度的加大，减小了脆性温度区间，提高了固液区的金属的塑性，有利于减少热裂纹。晶粒粗大的凝固着的锭的脆性温度也较大。过热合金熔体将使晶粒粗化，加大脆性温度范围，降低合金的塑性，从而加大脆性敏感性。
　　晶粒形状也对脆性区范围和固液区的塑性大小有影响，柱状晶的不但脆性区较大，且其固液区的塑性也较低，因而易形成热裂纹。
　　铸造速度、铸造温度、冷却强度、铸锭尺寸及形状都对铸锭凝固速度有着直接影响，因而直接影响铸锭的内应力、脆性区大和固液区的塑性。在铸造镁合金锭时，不能同时不适当地加大铸造速度与冷却强度，否则会加大热裂纹敏感性。镁合金有较大的热裂纹敏性，裂纹的分布形式主要与工艺条件有关，常见形式有表面裂纹和发状裂纹。
　　冷裂纹
　　铸锭中的冷裂纹是在凝固以后形成的，是当铸锭冷却到低于不平衡固相线温度以下时，由于铸锭收缩困难造成的，即取决于当时铸锭的内应力大小和塑性高低。铸造应力可分为热应力、相变应力和收缩阻力。在连续铸造时，镁合金的相变应力可不考虑，主要是其余的两种应力，但是收缩力也不大，同时可调控，因此，热应力是主要的，所以冷裂纹取决于在固态时铸锭内部热应力的大小和塑性高低。
　　热应力的产生是由于铸锭内外各层间的收缩不同步与收缩系数的相异，例如直径530mm MB15合金圆锭，在铸造速度为33.6cm/min时，中心部分的平均冷却速度为48℃/min，而外表层的为58℃/min，这种差别必然导致收缩系数不一样，另外各层的收缩时间也不同步，表皮先收缩，中心后收缩，这就会使铸锭内部产生应力。一旦这种热应力超过铸锭的屈服Rp0.2，就会形成冷裂纹。
　　热应力大小除与线膨胀系数α及温差有关外，还与合金的正弹性模E有关，镁合金的E小，只有45000N/mm2，热应力也会小一些。另外，在镁合金铸造过程中所允许的结晶速度较低，产生的热应力不大，故镁合金铸锭产生冷裂纹的几率不高。

镁及镁合金熔体易与氧、氮、水气等发生反应，镁与1g氧化合释放598J热，而铝释放的为531J，比镁释放的低11.2%。通常，氧化物生成热越大，分解压越低，则与氧的亲和力越强。由氧化物生成热和分解压数值可知，镁与氧的亲和力比铝与氧的大，镁与氧的氧化膜MgO疏松，致密度系数α=0.79，比Al2O3的1∶28小得多，没有保护作用。温度较低时，镁的氧化速率不大，500℃时显著加快，超过700℃则急剧上升，熔体一旦遇氧就会发生急剧氧化而燃烧，放出大量的热。反热生成的MgO绝热性能好，反应界面产生的热不能及时向外散发，从而提高界面温度，造成恶性循环加速镁的氧化，燃烧反应更加激烈。当界面反应温度镁的沸点1107℃时，熔体大量气化，发生爆炸。
　　无论是固态镁还是液态镁均能与水发生反应，生成MgO并放出H2，H2又与O2化合生成水，水又受热急剧汽化，会导致猛烈的爆炸。因此，熔炼镁合金的炉料、工具、熔剂等均应干燥。
　　镁可与N2反应生成Mg3N2，不过Mg-N2反应比Mg-O2反应缓慢得多。镁与氩、氦、氖等不发生化学反应，可防止镁熔体燃烧，但不能阻止镁的蒸发。因此，在熔炼镁合金时采取有效的措施防止其氧化、燃烧与爆炸，目前的措施有熔剂熔炼工艺与无熔剂熔炼工艺。然而熔剂形成的膜层隔绝空气的效果并不十分理想。

压铸镁合金时采用熔剂熔炼会带来操作上的诸多困难，特别是热室压铸尤为不便，同时熔剂夹杂更加，上世纪70年代开发的无熔剂熔炼工艺在镁合金熔炼发展史上有着里程碑意义。大量研究表明，CO2、SO2、SF6等气体对镁及镁合金熔体有良好的保护作用，特别是SF6的效果尤为。

液态镁在干燥纯净的CO2中氧化速度慢，高温下可发生化学反应形成固态MgO与无定型碳，它可以填充于氧化膜间隙处，提高熔体表面氧化膜的致密性，同时还能强烈地抑制镁离子扩散到表面膜的表面，从而阻抑镁的氧化。
　　镁与SO2反应生成固态MgO与MgS，在熔体表面形成一层致密的保护性强的MgS-MgO复合膜层。
　　是一种人工制造的气体，它的密度为空气的4倍，在室温下很稳定，但SF6的混合气体发生化学反应时可能形成有刺激性的有毒气体。SF6与镁反应可生成固态MgF2与SO2F2.MgF2的致密度高，可与MgO形成连续的致密氧化膜。值得注意的是，SF6应是干燥的，否则水分会大大加剧镁的氧化，还会生成有毒的HF气体。
　　保护气氛
　　是一种非常有效的保护气氛，能显著降低镁的烧损，得到普遍采用。实验表明，保护气氛中含有0.01Vol.%SF6就有的保护功能，但在实际操作中，为了补充SF6与熔体反应和泄漏损耗，SF6的浓度应高些。SF6保护气氛有两种：干燥空气与SF6的混合物，干燥空气、CO2、SF6的混合物。
　　的价格高且有潜在温室产应，就尽量控制SF6的排放量。保护气氛中的SF6浓度不得超过2Vol.%，否则会引起坩埚损耗。SF6是影响镁合金生命周期（LCA）的主要因素，也是制约镁成为21世纪绿色材料的关键因素。2000年国际镁业协会（LMA）呯吁行业开发新的保护气体以取代SF6。

用仪表板横梁通常采用钢管和钢板冲压件组合焊接制造，此类钢制仪表板横梁总成的组成零件数量多，需要焊接组装，不利于尺寸控制，且整体重量大，不符合轻量化理念。而根据文献报道，采用镁合金压铸的仪表板横梁可减重50%以上，轻量化效果非常明显。主要是因为镁合金是目前应用的金属结构材料中轻的，具有密度小，比强度和比刚度高，阻尼性、切削加工性和铸造性能好等优点，因此镁合金仪表板横梁在国外汽车产品中得到广泛的应用。
　　本文主要从设计选材、结构优化和性能验证等方面，简要介绍AM60B镁合金在奇瑞某车型的仪表板横梁上的应用情况。
　　镁合金仪表板横梁的特点
　　镁合金仪表板横梁与钢制仪表板横梁相比具有以下特点：
　　（1）轻量化 镁合金的密度为1.78g/cm3，仅为钢密度的1/4，减重在50%以上。
　　（2）零件集成化程度高，尺寸稳定 与钢制件相比，镁合金仪表板横梁采用整体压铸的生产工艺，可以把传统钢质CCB的20多个零件集成为一个件。
　　（3）安装尺寸精度高 由于采用整体压铸，尺寸精度很高，所有的尺寸公差都可以控制在0.5mm以内，解决目前钢骨架安装过程中的干涉和异响等问题。
　　（4）设计灵活 由于采用压铸工艺，产品工艺性好，零件形状的设计自由度大。
　　（5）绿色环保 镁合金材料可以回收利用。
　　镁合金的选择
　　目前镁合金的种类有很多，汽车工业采用较多的是AM系和AZ系合金，常用镁合号主要有AM60B和AZ91D。其中AM60B的铝含量较低，由于随着铝含量的降低，材料的韧性逐渐增高，故与AZ91D相比，AM60B的韧性和塑性较好。AM60B是高纯牌号，因此具有和AZ91D一样优良的耐蚀性能，且与A380铝合金相比，耐蚀性更加。
　　本文所介绍的仪表板横梁形状复杂、体积庞大而且壁厚不均，要求承载各种仪表仪器，因此需具有较高的韧性和强度。通过综合考虑AM60B和AZ91D的性能以及参考有关文献资料，终决定选用AM60B（性能见表1）作为制造仪表板横梁的材料。
　　表1 AM60B镁合金的化学成分和物理性能