В настоящее время легкий вес металлических изделий в аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности стал горячей точкой исследований. Магниевые сплавы представляют собой сплав, состоящий из магния в качестве матрицы и других элементов. Он является самым легким по практическим металлам и обладает богатыми запасами. Магниевые сплавы обладают большими преимуществами в малом весе и привлекают к себе большое внимание. Магниевые сплавы имеют много преимуществ, таких как высокая удельная прочность, хорошая термическая формуемость, хорошая обрабатываемость и биосовместимость, отличное демпфирование и электромагнитное экранирование, а также разлагаемость. Они имеют большой потенциал в снижении веса металлических изделий, а также высоко ценятся в биомедицине. Основные проблемы развития магниевых сплавов в настоящее время: (1) из-за присущей магнию тесной гексагональной структуры пластообразующая способность магниевых сплавов слаба, и трудно формировать сложные детали; (2) Магниевый сплав обладает плохой коррозионной стойкостью, что значительно ограничивает его применение в различных областях. Как повысить коррозионную стойкость магниевых сплавов стоит дальнейшего изучения.
1 Классификация магниевых сплавов
В настоящее время магниевые сплавы в основном содержат алюминий (AL), цинк (Zn), марганец (MN), цирконий (Zr) и другие элементы сплавов, а также редкоземельные металлические элементы, такие как рений (RE). Различные виды и содержание легирующих элементов, добавляемых в магниевые сплавы, окажут большое влияние на свойства магниевых сплавов. Как правило, когда содержание zzn не превышает 22%, сопротивление ползучести отливок из магниевого сплава может быть улучшено; Соответствующее количество элементов MMN позволяет повысить жаростойкость и коррозионную стойкость магниевого сплава, а также в определенной степени удалить вредный элемент FFE в процессе плавки; Правильное количество элементов AAL позволяет эффективно улучшить литейные свойства магниевых сплавов; Добавление соответствующих редкоземельных металлов может, как правило, улучшить текучесть сплава, уменьшить усадочную пористость, уточнить размер зерен сплава и улучшить прочность и пластичность. По типам добавляемых сплавов магниевые сплавы можно условно разделить на следующие серии:
- (1) Серия Mg Al Zn. Эта серия сплавов является первым магниевым сплавом, исследованным и применяемым людьми. Их можно использовать не только для литья, но и для деформационной обработки. Когда сплав отлит и сформирован, содержание элемента Al составляет 77%~9%. При его использовании для обработки деформации содержание элемента AAL должно поддерживаться на уровне 33%~5%.
- (2) Серия Mg Al Mn. Добавление определенного количества MMN в магниевый алюминиевый сплав не окажет большого влияния на механические свойства сплава, но несколько снизит пластичность сплава. Добавление 11% - 25% MMN значительно улучшит коррозионную стойкость сплава к ударам, а также значительно улучшит коррозионную стойкость и сварочные характеристики сплава.
- (3) Серия Mg Al RE. Эта серия сплавов обладает отличной обрабатываемостью деформации. Прочность и пластичность литых сплавов может быть значительно улучшена экструзией. Добавление редкоземельного элемента RRE может уменьшить размер зерна, а комплексные механические свойства сплавов могут быть значительно улучшены путем соответствующего увеличения содержания AAL.
- (4) Серия Mg Zn Zr. Содержание элементов zzn в этой серии сплавов обычно контролируется примерно на уровне 66%, что играет роль упрочнения раствора сплава и упрочнения термообработки. Zzr в сплаве позволяет значительно усовершенствовать зерна сплава и улучшить прочность, пластичность и жаростойкость сплава. Содержание Zr обычно составляет 00,5% - 0,9%. Он часто используется для изготовления конструкционных компонентов с большим напряжением в самолетах и аэрокосмических аппаратах.
- (5) Mg Zn серии RE. В соответствии с различным содержанием редкоземельного металла RRE, сплав будет развиваться от твердого раствора упрочняющего до второго этапа для укрепления матрицы. Добавление реатомов вызовет искажение решетки, затруднит движение дислокации в структуре или укрепит границу зерна
Хотя сплавы имеют много преимуществ, таких как высокая удельная прочность, высокоскоростная резка, биосовместимость и так далее, магниевые сплавы, которые могут быть получены в настоящее время, все еще имеют такие проблемы, как сгорание резки, высокотемпературное окисление и так далее. Как приготовить высококачественные магниевые сплавы, отвечающие различным отраслевым стандартам, еще требует углубленных исследований. Качество магниевых сплавов в целом зависит от вида, содержания и технологии обработки элементов. В данной работе обобщены разработки магниевых сплавов с точки зрения технологии изготовления, механизма поверхностного и внутреннего упрочнения и технологии резки.
2 Процесс формования
В соответствии с физическими свойствами составляющих элементов магниевого сплава и формой, размером и применением целевого компонента обычно принимаются следующие 33 различных процесса формования:
- (1) Гравитационное литье: используйте расплавленный магниевый сплав для литья компонентов под действием собственной силы тяжести. Методы работы включают в себя: литье металлических форм, литье полуметаллических форм, литье пресс-формы, литье инвестиционных форм и литье песчаных форм. Среди них стоимость литья песка низкая, но операция относительно громоздкая, что подходит для мелкосерийного производства крупногабаритных отливок.
- (2) Литье под давлением: используйте определенное давление, чтобы помочь расплаву сплава заполнить полость формы и завершить процесс литья. По давлению его можно разделить на литье под высоким давлением и литье под низким давлением. Литье под высоким давлением заключается в том, чтобы выдавить жидкий или полутвердый расплав магниевого сплава в полость формы на высокой скорости и затвердеть ее. Размер сплава, полученного этим методом, более точен и контур понятен; Литье под низким давлением заключается в использовании более низкого давления для поднятия жидкости расплава сплава и плавного заполнения формы, чтобы она могла затвердевать и покрываться последовательно, затем кристаллизоваться под давлением и, наконец, отпустить давление для получения отливок. Таким способом также можно получить высококачественные сплавные отливки. В затвердевшем звене процесса литья под давлением, если скорость охлаждения увеличивается, зерно будет значительно очищено, а прочность на растяжение и удлинение литья будут улучшены [9-11]. Магниевые сплавы подходят для литья под давлением из-за их низкой температуры плавления (чистый магний составляет около 6650 ° C), быстрого затвердевания, низкой вязкости жидкости сплава и хорошей текучести. В настоящее время вакуумное литье под давлением, полутвердое литье под давлением и заполненное кислородом литье под давлением часто используются для литья под давлением из магниевого сплава.
- (3) Полутвердая формовка: магниевый сплав нагревается до сосуществования твердого и жидкого путем циклического индукционного нагрева, а затем материал формируется непосредственно. По сравнению с жидкостным формованием, он имеет преимущества низкой температуры формования, длительного срока службы матрицы, низких дефектов и высокой компактности. Данная технология имеет преимущества как литья, так и формования твердотельного пластика. Температура формования ниже, чем в жидком состоянии, а сопротивление деформации ниже, чем в твердом состоянии. Полученные компоненты сплава обладают высокой точностью. В настоящее время он используется в некоторых автомобильных деталях из магниевого сплава и аэрокосмических промышленных приборах.
С целью уточнения размера зерна и улучшения комплексных механических свойств, так как литые магниевые сплавы обычно прокатывают, экструдируют, кованые и другие пластмассовые обработки. Поскольку решетчатый тип матрицы магния принадлежит к близкой гексагональной структуре, а входящий в его состав сплав, как правило, является результатом искажения близкой гексагональной структуры, с меньшей системой скольжения и слабой пластической деформационной способностью, магниевые сплавы часто используют процесс прокатки. Учитывая плохую холодную деформационную способность магниевых сплавов, обычно используется горячая прокатка или теплая прокатка. Температура качения зависит от типа и содержания элементов сплава, что обычно примерно на 555 °C ниже сплава солидуса. Соответствующая температура и скорость деформации могут очищать зерна, снижать сопротивление деформации и повышать эффективность обработки.
3 Применение магниевого сплава
(1) Аэрокосмическая область
С быстрым развитием аэрокосмической и национальной оборонной промышленности спрос на высокопроизводительные легкие конструкционные материалы в Китае резко возрос, а легкий вес аэрокосмических материалов становится все более и более важным. Исходя из выполнения различных показателей, использование магниевого сплава для изготовления аэрокосмических компонентов не только экономит ресурсы, но и способствует последующему использованию космического аппарата и продлевает срок его службы. Кроме того, это также способствует обеспечению безопасности космических аппаратов в процессе возвращения. В настоящее время Китай установил соответствующие легкие цели в аэрокосмической области.
(2) Сфера железнодорожного транзита
Легкий материал имеет большое значение для развития железнодорожной транзитной отрасли. Огнестойкий магниевый сплав используется для снижения веса рельсового транзитного транзитного транзитного направленного каркаса, но в настоящее время применение магниевого сплава в этой области не поощряется, главным образом потому, что некоторые ключевые технологии не были прорваны, и ему все еще требуется период времени для его многократного тестирования, чтобы убедиться, что он соответствует требованиям всех аспектов.
(3) Автомобильная промышленность
Магниевый сплав может заставить автомобиль достичь цели легкого веса и улучшить эффект амортизации, что является предпочтительным в области снижения веса автомобиля. Он может быть использован для изготовления автомобильных ступиц колес, коробок передач, крышек головок цилиндров, рулевых колес и рулевых кронштейнов и т. Д. Для снижения собственного веса, снижения расхода топлива и защиты окружающей среды. Однако магниевые сплавы широко не используются из-за их плохой коррозионной стойкости и воспламеняемости.
(4) Медицинская область
Магниевый сплав обладает хорошей биосовместимостью, разлагаемостью и близкой к человеческой плотности костной ткани, и может использоваться в медицинском лечении. Однако только некоторые магниевые сплавы подходят для медицинской области, и свойства изменятся после того, как сплав будет сформирован. Магний может способствовать усвоению ионов кальция организмом человека, чтобы ускорить рост костной ткани и заживление ран, а также сократить цикл лечения пациентов.
(5) Военное поле
Применение магниевого сплава в военной технике позволяет снизить качество военной техники и повысить мобильность и боеспособность войск. Его можно использовать в коробке передач, корпусе приклада, прицельном устройстве и других частях боевого огнестрельного оружия. Он также может использоваться в ступице, раме сиденья, коробке передач и других частях бронетехники, а также в тяговом устройстве, ящике подачи боеприпасов и зеркале наводчика артиллерии и боеприпасов.
(6) Электронные продукты
Магниевый сплав имеет преимущества легкого веса, немагнитности, хорошей амортизации и так далее. У него светлое будущее в области электронных продуктов. Потому что 33c (компьютер), представленный ноутбуками, мобильными телефонами и цифровыми камерами,
Связь, потребление) продукты развиваются в направлении легкого, тонкого и мелкого, а магниевые сплавы становятся все более выдающимися. Электронные изделия из магниевого сплава не только имеют отличный внешний вид и на ощупь, но и обладают хорошей теплопроводностью и жесткостью. Толщина тончайшей оболочки изделия 33c составляет всего 0,4 мм.
(7) Другие области
Магниевый сплав относительно стабилен в бензине и смазочном масле и может использоваться для изготовления масляных труб, коробок передач и других деталей.
Магниевый сплав имеет множество преимуществ, таких как низкая плотность, высокая удельная прочность, хорошая биосовместимость и так далее. Он может достигать лучших результатов, чем другие металлические или пластиковые материалы, и имеет широкую перспективу применения. В то же время следует также обратить внимание на проблемы, существующие при изготовлении и использовании магниевых сплавов. Например, некоторые редкоземельные металлы, образующие сплавы с магнием, дороги и их трудно коммерциализировать; Магниевый сплав легко подвергается коррозии во время использования; Легко обжигается при резке. Вышеуказанные проблемы ограничивают развитие магниевых сплавов и требуют дальнейшего изучения и решения соответствующими научными исследователями.