黄冈经营挤压镁合金镁挤压坯料

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。

挤压工艺主要的部分是挤压温度，它与合金种类和挤压材形状有关，一般为295℃～455℃，对镁及镁合金的挤压变形特性影响很大，可以通过调节挤压温度来满足挤压比要求，镁合金的挤压比（断面减缩率）通常保持在10∶1～100∶1，采用预挤压坯锭挤压时，可以采用更大的挤压比。同时，挤压镁合金时会产生大量热能，采取适当措施散发这部分热量，否则，被挤件温度有可能会超过固相线温度，形成热裂纹。

挤压结束后，先取出模具，并从锭坯上切下成品件，再取出锭坯余料，余料可以循环使用。如果立即装上新锭坯，并与锭坯余料焊合后，可以连续挤压，预留纵向槽，以便新旧锭坯卷入的气体排出，可采用铸造、机械加工和挤压法加工纵向槽。用挤压工艺可以生产双金属复合材料。
为了使挤压材具有弥散分布的细小的显微组织和较高的力学性能，须将挤压材进行在线淬火，即在挤压机上向出模的高温挤压材吹强气流或水。应注意的是，冷却水不得与热模接触，否则模型会开裂。挤压材料人工时效后，力学性能显著上升，它们的典型性能见表。粉末挤压ZK60A合金有很高的抗压强度，因其晶粒极小。
ZK60、WE43、WE54合金的热处理状态为T5（人工时效）或T6（固溶+人工时效）。T5和T6状态的ZK系列镁合金挤压材，不但有各向同性的强度性能，而且塑性也不低。热处理对WE系镁合金挤压材的室温力学性能影响不大，但能较明显地提高其高温性能稳定性。AZ61及AZ80镁合金也可以时效强化，但在T5、T6处理后，强度性能仅略有提高，可是塑性却明显下降。一般情况下，ZK型镁合金具有良好的强度与塑性匹配，无需进行热处理。

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。

AZ31B-F合金挤压材的室温平均弹性模量44.8 GPa，抗拉强度260 MPa，伸长率15%，屈服强度200 MPa。室温下光滑试样于干燥大气中、水中、含冷凝水空气中和其它物质中进行。

轴向负载（R=0.25）疲劳断裂试验时，其疲劳性能与疲劳寿命见表。

美国衣阿华大学的斯蒂芬斯（R. I. Stephens）和施拉德（C.D. Schrader）用 12.7 mm 厚的AZ31B- H24镁合金测试了它在室温试验室条件的疲劳裂纹成长特性（见下图）。试样的平均室温弹性模量44.8 GPa，抗拉强度250 MPa，伸长率21 %，屈服强度150 MPa，负载条件R=0.1、0.4、0.7，试样取向T-L、厚12.7 mm，频率5Hz-50 Hz。

目前镁合金制造工艺技术能够有效的实现利用镁合金制造集成性能较高的车辆结构构件，一方面，镁合金具有良好的铸造性，加工条件较为简答，加工工艺简单，且加工有效性较高，不易产生废品；另一方面，镁合金较高的阻尼系数，能够增添汽车结构的抗震性，十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。目前，镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用，例如在车辆的传动系统中，在离合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中，车门内衬、仪表板、车灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远国内汽车制造业，例如品牌兰博基尼、保时捷等都采用了镁合金减重设计，其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由于国内基于汽车安全性的考虑，对于镁合金材料的应用情况较少，仍多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。

镁合金副驾驶座椅骨架

常规车型的驾驶座椅骨架主要为钢件，其中包括靠背骨架、座垫骨架和滑轨。因为，常规车型的改制存在一定的限制，按照轿车座椅设计的有关规定，为了汽车性能，将副驾驶座位的椅骨架替换为镁合金。制作工艺主要应用挤压、弯曲和冲压，镁合金件的焊接技术为氢弧焊，使用结构胶连接所有材料零部件。经过实践之后，镁合金副驾驶座椅骨架的质量显示为12.66kg，和钢结构件对比质量减轻了8.3%。

镁合金前、后副车架

为镁合金前、后副车架技术参数能够满足规定要求，需要完善原本的结构设计。设计过程中，通过楔形加强筋、局部位置设置纵向加强梁以及局部增厚这三种要求进行结构设计，并对终设计成果展开验证、分析，可以得出设计而成的镁合金前、后副车架技术参数与规定相符。这一部分所应用的工艺主要有挤压、弯曲和整形，焊接制造则是以分段制造、环形焊与角焊为主，结束焊接操作之后压入支承套橡胶内衬，使用螺栓连接轿车，同时设置复合材料垫圈，达到良好的联接效果。经过轻量化设计之后的镁合金前、后副车架，其质量与钢件相比分别减轻了50.5%、62.3%。

镁合金轮辋

按照镁合金制造的有关规定，轮辋小辐条根部位置要进行挖深处理，镁合金车轮要满足性能要求，弯曲疲劳、径向疲劳的大应力相比镁合金材料的疲劳强度小于110MPa，使用期限超过107次。经过实践可知，轻量化设计之后的镁合金轮辋质量降低为7.9kg，相比铝合金材料的轮惘减轻了37%。

3D打印

3D打印技术是诸多新技术的一种，是以新车模型、工具的实际运用为前提研发的技术。通过扫描镜、激光束等部件制作镁合金零部件，有效提升了零部件制作的速度。如今，3D打印技术已经在汽车企业中实现普及，节省研发成本的同时很好的提升了研发效率，可以满足要求多、批量小的客户。

用于制造汽车零部件的镁合金种类较多，包括Mg-Mn合金、Mg-Zn合金和Mg-Al合金。其中，Mg-Al合金用量大，因为添加Al元素能提高镁合金的强度及铸造性能，而且成本较低。在Mg-Al合金加入少量Mn元素可降低杂质Fe的含量比。基于Al、Mn元素设计的镁合号有AZ系列的AZ91D和AM系列的AM60等。