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第
2
卷第
4
期
2003
年
12
月
材料与冶金学报
Vo
l.
2
No.4
De
c.
2003
J
ournal
of
Materials
and
Metallurgy
镶合金的研究应用及最新进展
黄晓艳周宏
2
(1.镇江船艇学院,江苏镇江
212003;
2.
吉林大学,吉林长春
130025)
摘
要
z
续合金由于具有质量轻、比强度和比刚度高以及良好的铸造性能等特点,在理论研究和实
际应用上引起了人们极大的关注.近年来,世界各国纷纷致力于镜合金的研究开发.本文综述了镜
合金的性能特点、镇含金的合金系列、钱合金在汽车、电子等工业上的应用以及续合金的发展动
向,分析了我国缓合金行业的现状和发展前景.
关键词
z
筷合金;汽车工业;发展
中圄分类号
TG
146.22
文献标识码
A
文章编号
1671-6620(2003)04-0300-07
The study app
Ii
cation and
new
development of magnesium alloy
HUANG
Xiao-yan
1
,
ZHOU
Hong
2
(1.
Zhenjiang
Watercraft
Co
llege
,
Zhengjiang
Jiangsu
212003
, China;
2.
Jilin University, Changchun Jilin
130025
, China)
Abstract:
Ma
gnesium alloy has many good characters such as light
mass
, high specific
strength
and
rigidity and good casting properties.
so
it has
gain
巳
d
great
attention in theoretical
study
and practical
applicatio
n.
In recent years, the whole world has
d
巳
voted
to the
study
of
magnesium alloys. In
this
paper, the properties of magnesium alloy, the series of magnesium alloys and
the
application
of
magnesium a
l1
0ys in various fields such as
the
automotive and electronic industry etc are summarized .
The
present
status
and prospects of magnesium alloy in
our
country
are
analyzed.
Key words: magnesium a
l1
oy;
automotive industry; development
随着科学技术的不断进步,节能降耗要求的
提高及对环保的日益重视,尤其从
2001
年度家电
再循环法实施以来,具有优越再循环特性的镜合
金替换以往的塑料材料工作正在加快步伐[叭镜
合金作为最轻的金属结构材料而受到重视镜合
金密度小,约为铝合金的
64%
,钢的
23%
,而其强
度接近铝合金;比强度明显高于铝合金和钢;比刚
度与铝合金及钢相当,而远远高于工程塑料;弹性
模量较低;焊接强度较大.此外,续合金还具有好
的吸湿性、可回用性、机械加工性能和电磁屏蔽等
优良性能,在理论研究和实际应用上引起了人们
极大的重视.
1
镶合金现状
模合金是实际应用中最轻的金属结构材料,
收稿日期
2003-12-08.
但与铝合金相比,镜合金的研究和发展还很不充
分,镜合金的应用也很有限.目前,镜合金的产量
只有铝合金的
1%.
续合金可分为铸造续合金和
变形镜合金.变形楼合金的研究开发严重滞后,不
能适应不同应用场合的要求.镜合金结构件一般
都是压铸件.现在世界工程构件镜合金需求的
98%
来自于压铸行业
[2J
常用的压铸镜合金大多是美国牌号,主要有
4
个系列问
:AZ
系列
CMg-AI-Zn-Mn);
AM
系列
CMg-AI-Mn);
AS
系列
C
Mg-Al-
Si)
;
AE
系列
CMg-AI-RE).
表
l
为典型的压铸镜合金成分及
性能
[4J
1.
1
AZ
系合金
AZ
系合金一般指
AZ91
系列合金,它具有均
衡的力学性能、铸造性能和耐蚀性.其屈服强度最
高,一般用于制造形状复杂的薄壁铸件,是目前应
作者简介:黄晓艳
0974-)
,女,江西梅树市人,镇江船艇学院助教;周宏
0955-)
,男,吉林省吉林市人,吉林大学教授.
301
用最广泛的压铸镜合金回.但它也存在耐热性差
这一严重缺点,当使用温度超过
150.C
时,其强度
就大幅度下降.其中
AZ91A
和
AZ91B
可以用回
炉料和回收的废料重熔,生产成本较低,一般用于
耐蚀性要求不高的零件.
AZ91D CMg-9% Al-
O.
7%Zn-0. 2
%Mn)
,是
AZ
系列的典型型号,为
高纯牌号,通过加人质量分数为
0.2%
的锤来形
成
Mg-F
e-Mn化合物而减少铁的质量分数,改进
合金的耐蚀性能,是一种室温使用的主要高纯压
铸镜合金町,它严格限制了合金杂质含量.其中
Fe
,
Ni
,
Cu
的质量分数仅为一般侯含金的
1/10
,
合金中几乎没有
AbFe
、
Mg
2
Cu
、
Mg
2
Ni
等阴极
相的存在,大大提高了合金的耐蚀性,其抗腐蚀能
力明显高于
A380
铝合金和碳钢
[7]
黄晓艳等:缓合金的研究应用及最新进展
第
4
期
,}
ll!!i111511:112l
川
m-364
刀
、。-
表
1
压铸镣合金的成分和性能
[4]
I'able 1 Composition and property
of
die cast
ma
伊
esium
a1
loys
质量分数/%
性
能
Mn
Zn
RE
Si
"..!MPa
侃
/MPa
O.
13
O.
7
150
230
0.13
115
205
O.
35
1.
0
150
220
2.0
110
244
Al
9.0
6.0
4.3
4.0
金
AZ9
1D
A
岛
160B
A
S4
1A
A
E4
2
三兑
仨
2
AE
系合金比
AS
系合金有更好的抗蠕变性
能,
AE42
CMn-4
% Al-2 %
RE)
应用于汽车动力系
统颇受好评.由于稀土对
Mg-Al
基合金强度及蠕
变性能有很大影响,压铸
AE42
合金具有比
Mg
Al-Si
合金更好的抗蠕变性能.能在
200.C
~
250.C
下长期使用
[9]
Wei
等问研究了一系列压
铸及熔模铸造
Mg-Al
稀土合金的微观组织及时
效硬化行为,并着重研究了
Mg
17
Ah2
固溶及时效
过程中的榕解及析出行为,由于
AE
对高温性能
的改善有限,且铸造较为困难,再加上稀土成本较
高,所以暂时无法推广应用
AE
系列合金山.
应用现状
2.1
镶合金在汽车工业中的应用
镜合金在汽车上的应用已经有许多年的历
史,从
20
世纪
20
年代开始,镜制零件就在赛车上
应用.北美、欧洲、日本和韩国是汽车工业压铸镇
合金用量较多的地区和国家,其用量近几年急剧
增加
[12].
1936
年,德国大众汽车公司开始用压铸
模合金生产"甲壳虫"汽车的曲轴箱、传动箱壳体
等发动机系统零件,
1946
年,每辆车用镜合金
18
kg
左右;到
1980
年,大众公司共生产了
1900
万
辆甲壳虫,共用钱合金
38
万
t
,达到了批量使用模
合金的最高记录凶
.14]
北美汽车用镜合金铸件到
80
年代中期之前数量较少,当开发出高纯度续合
金后,才有实质性的增长.
进入
90
年代以来,西方各大公司争相开发镜
合金汽车零件,通过用轻合金铸件使整车轻量化,
2
1.
2
AM
系合金
AM
系合金具有优良的韧性和塑性,用于经
常受冲击载荷、安全性较高的场合,常用于座架和
设备仪表盘等.其主要合金为
AM60
,
AM60B
CMg-6%AI-0.2%Mn)
为典型型号,与
AZ91D
一
样具有优良的耐盐雾性能.
AZ91D
和
AM60B
构
成了汽车上镜合金应用量的
90%
,与
AZ91
合金
相比,
AM60
合金由于含铝量较低,使合金中含铝
的二次化合物相的析出量有所减少,故该合金的
塑性和韧性较高,强度则有所降低
.AM20
合金含
铝的成分最低,强度也最低,但塑性最好.
1.
3
AS
系合金
AS
系合金有较好的抗蠕变性能,通常用于
工作温度较高的发动机零件,
A
S4
1A(Mg-4.3%
Al-
1.
O%Si-O.
35%Mn)
在
175.C
时的蠕变强度要
高于
AZ91D
和
AM60B
,而且有较好的抗拉强度,
屈服强度和很好的伸长率.由于铝含量较低,
AS41A
要求有较高的铸造温度.
AS41A
已用于
空冷汽车发动机的曲轴箱和许多大众汽车公司零
件(如风扇罩和电机支架)
,最近大众汽车公司将
其用叶片导向器和离合器活塞.
AS
系列合金由
于
Si
的引人在组织中易形成硬的硅质点.铀和银
能从根本上改善硅相的结构而起到很好的变质效
果,最近,
Blum
等问研究指出,在
100.C
左右,
AS21
只有在低应力情况下,其蠕变性能优于
AZ91
合金,而在实际汽车应用高应力情况下,
AZ91
的蠕变及应力松驰由于铝的固溶而优于
AS21
合金.
1.
4
AE
系合金
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