集美区铸造镁合金供应铸造镁合金

铸造镁合金是以镁为基加入合金化元素形成的适于用铸造方法生产零部件的镁合金。按成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大差异。铸造镁合金主要用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等；变形镁合金主要用于薄板、挤压件和锻件等。
铸造镁合金具有如下特性：结晶温度间隔大，体收缩和线收缩大，组织中的共晶体量、比热容、凝固潜热、密度以及液体压头均小，流动性低，拉裂、缩松倾向一般较铸造铝合金大得多。

铸造镁合金是目前应用多的镁合金，其铸造方法主要有：砂型铸造、模铸造、半模铸造、熔模铸造、挤压铸造、低压力铸造和高压铸造等。铸造镁合金主要应用于汽车零件、 机件壳罩和电器构件等。 铸造镁合金多采用压铸工艺生产， 其主要特点是生产、精度高、表面质量好、铸态组织优良、可生产薄壁及复杂形状的构件等。

镁合金与钢铁、铝合金一样，都属于金属结构材料，都可以通过机械加工、熔炼铸造锻压、焊接热处理等方式进行生产加工[6]。一般地，镁合金按照合金系的不同主要分为五大类：Mg-Al 系合金、Mg-Zn 系合金、Mg-Mn 系合金、Mg-RE 系合金、Mg-Li 系合金。按照生产加工方式的不同分为两大类：铸造镁合金、变形镁合金[7]。

具体的熔炼铸造过程分六步：

（1）配料：按炉化5kg 镁合金，根据镁合金板材熔炼铸造原料配比表进行计算，确定各组分的用量，然后进行称量取材，再放入烘箱进行烘干处理后备用。

（2）装料熔炼：给熔炉进行加热，装入称取的合金原料，待炉温升至650℃时，轻轻加入炉料35%Mg，并同时输入保护气体，再继续给熔炉缓慢加热升温熔炼。

（3）合金化：待炉温升至700℃时保持温度确保合金原料完全熔化，然后加入配料5%Zn，以及强化元素稀土Nd，再进行连续搅拌约150s，确保熔炉内原料完全熔化，再继续给熔炉缓慢加热升温，直至熔炉内溶液温度达到730℃时进行变质处理。

（4）变质处理：熔炉内溶液温度达到730℃时，逐渐加入变质剂并同时进行搅拌操作，防止溶液飞溅和混合不均，然后静置保温约5min，以确保溶液进行充分变质处理。

（5）静置浇注：撇去熔炉内溶液浮渣，并继续静置15min，然后将熔炉内溶液缓缓浇注到镁合金板材模具中，保持模具水平静置。

（6）冷却取用：待模具内镁合金板材完全成形冷却，再从模具中取出进行切割处理，长宽厚尺寸分别为180mm×50mm×8mm，以留作焊接试验使用。

在采用传统技术压铸时，熔体呈高速紊流和弥散状态充填压铸型腔，腔内气体（空气、保护气体和模具表面润滑剂挥发气体）无法排出，形成高压微孔或溶于合金内，抑或在充模过程中形成气隔，使充模过程中断。气孔中的气体在高温下析出或胀大，使铸件变形和表面鼓包。因此，用传统压铸工艺生产的镁合金工件，不能进行热处理或在较高温度下工作。

近30年来，为了克服这些缺陷、提高其质量和拓宽压铸技术的应用范围，科技工作者开发出了新的压铸工艺，如真空压铸、充氧压铸和半固态压铸等。与传统压铸工艺相比，新工艺在消除压铸件铸造缺陷和提高力学性能、表面及内在品质等多方面具有性。

真空压铸

真空压铸是通过在铸造过程中，排除型腔内气体而消除或减少压铸件内气孔和溶解气体以提高压铸件的力学性能和表面质量。真空压铸的大冲头速度可达10m/s，充型时间20s~30s，工件小壁厚1.5mm~2mm，强度性能可提高10%以上，韧性可提高20%~50%。此外，真空压铸还可以提高AM50合金的伸长率，由普通压铸的15%上升到19%。

20多年前，真空压铸AM60B合金汽车轮和方向盘就已获得应用，但真空压铸对镁合金工件性能的提高远不如铝合金明显，因未受到重视，真空压铸镁合金工艺的开拓也不强劲。

充氧压铸

充气压铸又称无气孔压铸，是在镁熔体充型前，将氧或其他活性气体充入型腔，置换型腔内的空气。镁熔体充型时与活性气体反应，生成MgO微粒，弥散地分布于压铸件内，从而清除了压铸件中的气体，使镁合金压铸件可以进行热处理强化。日本轻金属公司率先用充氧压铸工艺生产出了AZ91合金计算机整体磁头支架、汽车车轮等。

压缩成型

美国俄亥俄精密成型公司开发的压缩成型法，是向整个压铸件表面施加压力，镁合金在压力作用下凝固，改善了合金的显微组织，晶粒细化，使得空隙率大大下降，铸件组织致密均匀，可用于生产性能要求高、形状复杂的镁合金零件。

挤压铸造

挤压铸造是压力铸造的一种，早出现在1819年英国的一份专利中。德国1931年制出世界首台挤压铸造机，随后，在苏联得到广泛应用，但直到20世纪60年代，在北美、欧洲和日本才开始应用。北美压铸协会（NADAC）给挤压铸造下的定义是采用低的充型速度和小的扰动，使金属熔体在高压下凝固，以获得可热处理的、致密度高的铸件铸造工艺。实验证明，在充型速度小于2m/s、充型压力大于70MPa，即可获得组织和性能良好的铸件。据不完全统计，2022年，全世界约有365台挤压铸造机，大都用于铸造汽车、自行车、空调器、阀和泵等零件。

合金熔体被注入型腔内，在挤压铸造机冲头的机械压力作用下，被挤压成型，并在压力作用下凝固，铸件组织致密，很少有气孔、疏松、疏孔等缺陷，显微组织细小均匀，有时铸件的力学性能几乎与锻件的相等。铸件在压力状态下凝固成型，不会变形开裂，工艺简单，操作方便灵活，自动化水平高，成品率高。多用于生产强度高、气密性好的零件，特别是薄板类铸件，如各种阀体、机架、汽车轮盘、车门等。

镁合金是以镁为基体，同时加入其他元素合金化而成，能够改善材料的物理、力学、热力学、耐腐蚀等性能，从而满足不同领域及工作环境的需求 。稀土元素能够在一定程度上改善镁合金的熔体净化效果和铸造能力，同时能够优化组织，提高材料的力学性能及抗氧化和抗蠕变性能 ，使镁合金强度提高1.5~2.5倍，极限工作温度提升至350℃，且耐蚀性能显著提升，拓展了镁合金的应用领域。Gd对镁合金具有显著的强化效果，但其高昂的价格限制了Mg-Gd系合金的应用与推广，因此，需要寻找到与Gd作用相似且廉价的合金化元素。Er在镁合金中与Gd具有类似的作用，这使得新型含Er铸造镁合金的应用成为可能，且价格低廉，目前已开发出了一系列具有较高强度和热稳定性的含Er铸造镁合金。本课题综述了Er对铸造镁合金熔体、组织与性能的影响规律及其作用原理，构建了含Er稀土镁合金固溶度变化简易模型，展望了含Er镁合金未来的研究方向。