镁合金的综合介绍

镁合金的主要用途
镁合金是最轻的金属结构材料,其密度为1.75-1.90scm3;其比强度高于铝合金和钢,略低于比强度最高的纤维增强塑料;其机加工性能优良,易加工且加工成本低,加工能量仅为铝合金的70%;其耐腐蚀性比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380;其减振性、电磁屏蔽性远优于铝合金。另外,镁合金的低密度、低熔点、低动力学黏度、低比热容、低相变潜热以及与铁的亲和力小等特点,使其具有熔化耗能少、充型变速快、凝固速度快、实际压铸周期短、模具使用寿命长等优势,极适合于采用现代压铸技术进行成形加工,直接制备出薄壁和近终形复杂形状的零部件。而且镁合金压铸件的性能优良,在常规使用条件下替代钢、铝合金、塑料等制件的效果非常好。在实现产品轻量化的同时,还使产品具有优良的特殊功能,并且在镁合金压铸件报废后,还可以直接回收再利用,符合环保要求。所以,综合性能优良的镁合金被誉为“21世纪金属并被广泛应用于汽车、计算机、通讯等广阔领域。
压铸镁合金快速增长
过去镁主要用于生产镁铝合金,到1990年压铸镁合金成为镁的第二大产品。镁合金结构件一般都是压铸件。据国际镁业协会(1MA)资料,压铸用镁以年增长率为17.6%的速度增长,
方舱
照此速度,21世纪压铸镁合金将成为最主要的镁应用领域。压铸镁合金的快速增长主要得益于对产品轻量化及环保要求的日益迫切、镁合金性能的不断改善及压铸技术的显着进步。
汽车轻量化充当生力军
镁合金压铸件的应用以汽车轻量化零部件占绝大多数,约80-90%。从20世纪90年代起,汽车镁合金零部件使用的年增长率达20%,在北美高达35%,欧洲为60%。由于镁的大量生产,材料价格下降,加速了其在运输工具零部件上大量使用。2002年,全球镁合金零件产量约140kt,其中汽车应用比重高达74%,其次才是只占24%的3C产品应用。预计2020年镁合金汽车使用量将超过100kg/辆,福特预测甚至高达122kg/辆,而届时全球镁合金在汽车产业中消费量将高达斩杀图纸5000kta。国外目前至少已有60余种镁合金压铸零部件应用于汽车行业。
电子信息产品刮镁合金风
近年来,电子信息产业的迅速发展为镁合金开辟了另一个市场空间。在2003年全球出货的
3000万台笔记本电脑中,采用塑胶机壳的比重达75%,使用镁合金的比重仅25%,但2004年笔记本电脑采用镁合金机壳的比重将提高到50%以上。戴尔在2003年因同时采用镁合金机壳和机身主机构件,采用镁合金的比重高达50%左右,现已将2004年新款机种(代号JM5)全面换成镁合金机壳。索尼目前在日本举办特定旧款VAIO笔记本电脑更换镁合金机壳的活动。向来居全球笔记本电脑产业设计与采用新材质领导地位的IBM也开始大量使用镁合金,除高端机种Think Pad T系列已全面采用镁合金为机壳外,IBM和台湾笔记本电脑厂商首度合作的重2.1英寸机种,同时以镁合金作为面板和底部机壳的材质。
手机在2003年第3季末开始,也刮起镁合金风潮。以摩托罗拉为主的手机制造商,也积极采用镁合金机壳与零(组)件。2003年全球手机机壳采用镁合金的比重约15%。数码相机2003年采用镁合金的数量仅200~300万台,2004年增加到500万台以上。
镁合金还将逐步扩大应用到其他工业部门,成为愈来愈广泛的新材料。
资源优势要转化为产业优势
我国镁资源非常丰富,居世界第一位,又是世界上最大的产镁国之一。20世纪90年代以来,
我国镁工业得到迅猛发展,目前,镁的市场占有率已达50%以上,但镁合金应用开发滞后,80%以上作为初级原料低价出口。且国内镁消费也较低,汽车工业使用镁合金压铸件刚刚起步。据有关资料,桑塔纳轿车使用镁量仅8.5 kg/辆,而国外汽车镁合金平均用量为40kg/辆,差距十分悬殊。
还要指出的是,近年来,国际厂商争相控制镁资源,如美国福特公司与Normandy契约理论矿产公司、澳大利亚联邦科学及工程研究院合作组成澳大利亚镁业公司,在澳大利亚投资建设全球规模最大的镁生产基地;美国通用汽车公司与世界最大的镁供应商NORSKHYDRO公司签署了长期合作协定,在加拿大、挪威和俄罗斯建立镁生产基地;德国大众汽车公司与以列镁生产厂家合作,在死海地区合资兴建镁加工厂。同时,国际上各大公司又纷纷着手镁合金的研究,以期提高镁产品的附加值,抢占世界市场。
这表明我国镁合金产业的发展既存在严峻的挑战又面临了重大的历史机遇。近年来,北京、青岛、重庆及上海等地一些企业与科研院所在镁合金应用及产业化方面取得了可喜的进展。相信,中国的镁资源优势定能转化为产业优势。
镁合金压铸及加工业术语

Bench scale testing  实验室规模试生产
billet  坯料,棒坯
casting billet  铸造棒坯 
争吵教学设计 chemical analysis  化学成分分析 
cold chamber  冷室压铸
electroplate  电镀
end-users  最终用户
extrusion  挤压材
extrusion billet  挤压棒坯
front end structures  (汽车)前端结构件
hand-to-mouse  即买即消耗的
hot chamber  热室
Instrument panel support beams  仪表盘支撑柱
Instrument panels  仪表盘
Intake manifolds  进气岐管
magnesium die castings  镁压铸件
magnesium extrusions  镁挤压材
magnesium granules  镁粒
magnesium mills  镁轧制材
magnesium oxide  氧化镁 
magnesium plate & sheet  镁板 & 薄板
magnesium powder  镁粉
magnesium profiles  镁型材
magnesium rolling products  镁轧制材
magnesium-based desulphuration reagent  镁基脱硫剂
mode design  模具设计
passivated magnesium powder  钝化镁粉
power tool    电动工具
rolling mills  轧制厂
sacrificial anodes  牺牲阳极
salt & mist test  盐雾试验
seat frame  座椅框架
Steering column brackets  方向盘转向柱托架 甲基铝氧烷
steering wheels  方向盘
Support beams  支撑柱
surface treatment  表面处理
tensile strength  抗拉强度
thixomolding chips    触变成型镁屑
火柴算式 Transfer case/Transmission  变速箱
Transmission housings  变速箱壳
Upper mounting brackets  上安装托架
wrought products  锻轧材
yield strength  屈服强度

镁及其合金的几种表面处理方法
金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中,不可避免地会被氧化,产生一层厚薄不均的氧化层。同时,也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。油污及某些吸附物,较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理,或直接用化学处理。对于严重氧化的金属表面,氧化层较厚,就不能直接用溶剂清洗和化学处理,而最好先进行机械处理。通常经过处理后的金属表面具有高度活性,更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。为此,处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。
[方法1]脱脂处理。常用溶剂为:三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯和丁酮等。
[方法2]脱脂后在下述溶液中于70-75°C下浸渍5min:氢氧化钠12水100用冷水冲洗,再于下述溶液中在20°C浸渍5min:氧化铬10水100无水硫酸钠2.8用冷水冲洗,再用蒸馏水洗涤,在40°C干燥。
[方法3]脱脂后在6.3%的氢氧化钠溶液中于70°C下浸渍10min,水洗后,再在下述溶液中于
55°C浸渍5min:氧化铬13.8硫酸钙1.2水85用蒸馏水洗涤,再在下述溶液中于55°C浸渍3min:氧化铬10硫酸钠0.5水89.5经水洗后在60°C以下干燥。
[方法4]在下述溶液中于20°C下浸渍3min:氧化铬16.6硝酸钠20冰醋酸105水100用冷水冲洗,蒸馏水洗净,在40°C以下干燥。
[方法5]在下述溶液中于60-70°C浸渍3min:10硫酸镁5硫酸锰5水80用冷水冲洗,蒸馏水洗净,在70°C以下干燥。
[方法6]脱脂后在下述沸腾溶液中浸渍20min:1.5硫酸铵3氨水(d=0.88)0.3水93.7用温水冲洗,蒸馏水洗净,干燥。
[方法7]在30°C以下氟氢化铵10%的溶液中阳极化至电流密度低于0.45A/m2(一个电极面板),交流电压90-120V,然后水洗,干燥
[方法8]在20-30°C的下述溶液中阳极化:氢氧化钾12铝0.75无水氟化钾3.4磷酸钠3.4高锰酸钾1.5水80交流电压85V,电流密度1.1-1.4A/m2,然后用冷蒸馏水洗净,干燥。
[方法9]脱脂后在70°C的下述碱液洗5-15min:氢氧化钠23-34水400用冷水洗5min,再于下述溶液中浸渍5-15min,温度55°C:氧化铬57-68硝酸钙5水450用冷水洗2min,再于下述溶液中浸渍3-12min,温度55°C:氧化铬45磷酸钠8水450在冷水中洗2min,再在40°C下干燥30min
镁合金目前的四大主要应用领域
潘复生(重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心主任)日前介绍了镁合金目前的主要应用领域,主要分四个方面:
(1)交通工具上的应用
随着世界能源危机、资源危机与环境污染问题的日趋严重,节能和轻量化已成为汽车工业的重要问题。采用镁合金制造摩托车发动机、轮毂、减速器、后扶手及减震系统等部件,不仅能减轻整车质量、提高整车的加速和制动性能,还能降低行使震动、排污量、噪声及油耗,可提高驾乘舒适度。重庆镁业科技股份有限公司目前已研制出10余种摩托车镁合金压铸件和挤压铸造镁合金轮毂,并组装了镁合金用量为14kg的隆鑫LX150摩托车,开创了
我国摩托车大量采用镁合金的先例。重庆镁业和重庆博奥镁业现已形成镁合金摩托车压铸件300万件、镁合金型材1000吨及镁合金1500吨的年生产能力。目前我国已有300多万辆摩托车应用了镁合金,可节省油耗数亿元以上。我国是摩托车生产大国,目前年产量达2500多万辆,连续14年居全球首位,若平均每辆镁合金用量按5kg计算,摩托车工业每年需镁合金约12万多吨。

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