目前,我國工業(yè)領(lǐng)域普遍采用鎂鋯中間合金作為晶粒細(xì)化劑,市場現(xiàn)有產(chǎn)品存在鋯元素細(xì)化效率低(低于40%)、鋯顆粒大量沉積、細(xì)化劑成本高、雜質(zhì)含量高以及細(xì)化工藝操作不穩(wěn)定等諸多問題,給實(shí)際工業(yè)應(yīng)用帶來不小困難。
“鎂合金的晶粒尺寸控制技術(shù)是對(duì)鎂合金材料性能調(diào)控的根本、顯著的技術(shù)方法之一,鋯元素和稀土元素均為鎂合金的有效細(xì)化元素,如何充分發(fā)揮好這些元素在合金中的作用,是我們一直研究的。
基于前期針對(duì)稀土和鋯元素對(duì)鎂合金耦合細(xì)化機(jī)制的研究成果,包頭稀土研究院輔之以全新的冶金工藝制備方法,讓分布更密集、體積更小的鋯粒子為鎂晶核提供更多的附著機(jī)會(huì),同時(shí)稀土元素加強(qiáng)了結(jié)晶過程中鎂晶核在鋯粒子表面的附著能力,可以實(shí)現(xiàn)鎂合金晶粒的率細(xì)化。
數(shù)據(jù)顯示,稀土鎂鋯晶粒細(xì)化劑中的細(xì)化粒子尺寸較傳統(tǒng)降低2/3,納米級(jí)顆粒含量占粒子總量的60%以上,顆粒之間無團(tuán)聚現(xiàn)象。合金材料經(jīng)細(xì)化后,晶粒尺寸可再降低20%,達(dá)到35微米以下,晶粒細(xì)化效果顯著,更細(xì)的晶粒將為材料帶來更好的力學(xué)性能。
目前該產(chǎn)品已經(jīng)完成小規(guī)模生產(chǎn)工藝的研發(fā),產(chǎn)品已經(jīng)客戶使用驗(yàn)證,產(chǎn)品細(xì)化效率大于80%,成本較傳統(tǒng)鎂鋯晶粒細(xì)化劑降低20%以上。
這項(xiàng)技術(shù)對(duì)稀土鎂合金鑄錠產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化意義非凡,它可以有效地減少產(chǎn)品內(nèi)外金屬顆粒的不均勻性,讓內(nèi)外合金顆粒大小基本保持一致,地提高合金的應(yīng)力水平,讓合金更耐用?!?br />
節(jié)約成本,性能等同現(xiàn)有材料
伴隨新能源汽車以及國內(nèi)5G通訊的高速發(fā)展,更輕、散熱性能更好、耐腐蝕性能的輕合金材料市場需求強(qiáng)烈,但對(duì)應(yīng)性能的要求也越發(fā)苛刻。
“針對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)特有稀土資源優(yōu)勢,我們對(duì)鑭、鈰等稀土元素對(duì)鎂合金散熱性能的作用機(jī)制進(jìn)行研究,開發(fā)出系列低成本散熱稀土鎂合金工程材料,綜合性能已等同于現(xiàn)有鋁合金散熱材料,散熱器件的制作成本相比鋁合金節(jié)約5%以上?!?br />
基于稀土對(duì)鎂合金散熱性能的作用機(jī)制和對(duì)鎂合金的晶粒尺寸控制技術(shù)的突破,包頭稀土研究院在半連續(xù)鑄造及冷室壓鑄的產(chǎn)業(yè)化方面取得了新突破。
目前,半連續(xù)鑄造技術(shù),突破熔體凈化細(xì)晶技術(shù)、低頻電磁鑄造控制技術(shù)、自流式澆鑄控制技術(shù)等技術(shù),經(jīng)過技術(shù)集成,突破性解決大尺寸稀土鎂合金棒材內(nèi)應(yīng)力大、徑向晶粒尺寸差異大、力學(xué)性能不均等技術(shù)難點(diǎn)。這項(xiàng)合成技術(shù)代表國內(nèi)的鎂合金材料半連續(xù)鑄造技術(shù),為后續(xù)大尺寸、鍛造輪轂以及擠壓型材的低成本化奠定了技術(shù)與產(chǎn)品基礎(chǔ)。
包頭稀土研究院引進(jìn)內(nèi)蒙古地區(qū)科研院所中的大噸位冷室壓鑄系統(tǒng)QC-830,現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)常用泵機(jī)電機(jī)外殼的壓鑄制備,具備了300噸/年稀土鎂合金薄壁器件制備能力,相比傳統(tǒng)重力鑄造、砂型鑄造等方式,綜合效率提升30%,僅人工成本支出一項(xiàng)降低幅度達(dá)60%,對(duì)稀土鎂合金材料的下游終端應(yīng)用起到有力推進(jìn)作用,稀土鎂合金壓鑄技術(shù)與產(chǎn)品終端市場未來可期。
對(duì)未來的技術(shù)研發(fā),胡文鑫表示,研發(fā)團(tuán)隊(duì)將面向通訊工程及民用電子行業(yè)的散熱鎂合金與功能性鎂合金材料進(jìn)行研究;對(duì)鎂合金材料的低壓鑄造、半固態(tài)成型等加工成型技術(shù)進(jìn)行研發(fā),實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)器件與制品的示范化應(yīng)用。
鎂合金核心技術(shù)與可持續(xù)的創(chuàng)新能力,鎂合金是一種結(jié)構(gòu)功能一體化的輕質(zhì)合金材料,那么大家知道鎂合金的擠壓工藝嗎,如果不知道的話,下面就和小編一起來了解一下吧。
在傳統(tǒng)擠壓中,坯料和擠壓筒壁間的摩擦限制了坯料長度的合理利用,使得可擠型材的長度受到制約,而連續(xù)擠壓法則是一種創(chuàng)新的擠壓鎂合金的金屬成形方法。
它無鎂合金擠壓生產(chǎn)線廠家的到之處是能連續(xù)地生產(chǎn)出精密的管材、型材及其它截面的金屬材料,對(duì)于小口徑管材、線材、小截面型材,要求長度很長、成盤供應(yīng)的材料,是一種極為理想的加工方法。
260mm鎂合金鑄造棒
采用爆炸焊接方法在厚20毫米LY_(11)鎂合金的φ15圓周上均勻地焊上三根φ10×1毫米的LF_2防銹鋁管,氦氣質(zhì)譜檢漏儀測得焊縫漏氣率為8×10~(-10)乇·升/秒。切片沖剪試驗(yàn),三孔平均焊縫沖剪強(qiáng)度為LY_(11)鎂合金的沖剪強(qiáng)度(14.7公斤/毫米~2)。
1、鎂合金只允許在空氣電阻爐中加熱。
2、為防止燃燒,各種合金的加熱溫度可以高達(dá)470℃;擠壓速度可以高達(dá)20m/min,比硬鋁合金的快一些,但只有軟合金的1/3左右。
3、鎂合金擠壓材的收縮率比鋁合金的大,因而相應(yīng)地加大模具尺寸。
4、張力拉矯時(shí)材料應(yīng)加熱到150℃-250℃,而鋁合金材料則在室溫矯直。
鎂是結(jié)構(gòu)性金屬中輕的一種,具有高強(qiáng)度對(duì)重量比﹐可取代傳統(tǒng)上運(yùn)用鋼、鑄鐵、鋅合金甚至鋁合金的地方。除此之外鎂合金棒材還具有﹕(1) 優(yōu)良的導(dǎo)熱性、吸震性﹔(2) 抗EMI電磁波﹔(3) 尺寸穩(wěn)定性高﹔(4) 可回收,被譽(yù)為綠色工程材料。鎂合金棒材以上得天厚的特性使之成為工業(yè)產(chǎn)品中制造結(jié)構(gòu)零件的優(yōu)選材料之一,主要用于制造輕而強(qiáng)度高的對(duì)象。鎂合金棒材壓鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域以筆記本計(jì)算機(jī)、照相機(jī)和攝相機(jī)產(chǎn)品(統(tǒng)稱為3C產(chǎn)品)為主。
相比壓鑄件,擠壓鑄造件具有更好的力學(xué)性能及表面質(zhì)量,本項(xiàng)目研發(fā)的擠壓鑄造鎂合金棒材管件直徑可達(dá)300mm,壁厚2~4mm 長度可達(dá)1m,AZ31 系列的鎂合金棒材擠壓鑄造管件具有良好的力學(xué)性能,抗拉強(qiáng)度大于270MPa,屈服強(qiáng)度大于180MPa,伸長率大于15%??蓱?yīng)用于軸承保持架等產(chǎn)品。鎂合金板材的主要因素有兩個(gè):一個(gè)是大部門鎂合金的室溫塑性變形能力較差,且軋制板材中存在嚴(yán)重的各向異性;二是鎂合金板材制備工藝不夠成熟,力學(xué)性能還需要進(jìn)一步提升。
1) 鎂合金常用的有AZ31B AZ91D AZ61 等牌號(hào),生產(chǎn)工藝可分為鑄造(熔煉之后直接通過結(jié)晶器結(jié)成板坯,然后用銑床把氧化層去除,這種工藝生產(chǎn)出來的強(qiáng)度相對(duì)較低,在有強(qiáng)度要求的產(chǎn)品上建議不使用,其抗拉強(qiáng)度150Mpa左右)
2) 鎂合金擠壓生產(chǎn)工藝:這種方法生產(chǎn)出來的鎂合金板一般有AZ31B AZ61 M2M AZ80等一些牌號(hào),91相對(duì)難生產(chǎn)一些,這種工藝生產(chǎn)出來的AZ31B鎂合金板材強(qiáng)度大部分在200mpa~235Mpa左右,能滿足相當(dāng)一部分產(chǎn)品的需求,但由于生產(chǎn)工藝的限制,在表面處理的時(shí)候可能會(huì)有些小缺陷,如果表面要求很嚴(yán)格建議使用軋制鎂合金板材。
3) 鎂合金軋制生產(chǎn)工藝:這種方法生產(chǎn)出來的鎂合金板材品質(zhì)高,AZ31B鎂合金板軋制出來的強(qiáng)度可達(dá)260~270Mpa左右,軋制工藝是把厚度達(dá)300mm的板坯軋成所需厚度,其生產(chǎn)過程工藝都很復(fù)雜,生產(chǎn)成本相對(duì)高很多,但品質(zhì)很好,表面處理等要求高的產(chǎn)品都可以使用。
鎂合金的擠壓成形都是在熱狀態(tài)下進(jìn)行,擠壓方法有正向擠壓法,也可以采用反向擠壓法,但絕大多數(shù)擠壓鎂材即約90%以上的鎂合金擠壓材是用正向擠壓法生產(chǎn)的。
擠壓是指對(duì)放在擠壓筒中的錠坯的一端施加壓力,使之通過??滓詫?shí)現(xiàn)塑性變形的一種壓力加工方法。
其優(yōu)點(diǎn)如下:
1)擠壓具有比鍛造、軋制更為強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài),金屬可發(fā)揮大的塑性。對(duì)塑性變形能力較差的鎂合金尤為重要,通過擠壓,可有效細(xì)化鎂合金的晶粒組織,提高合金的強(qiáng)度和塑性。
2)擠壓工藝靈活,操作方便,在一臺(tái)設(shè)備上僅通過換模具即可生產(chǎn)各種板,管,棒,型材,使各種形狀產(chǎn)品在一道工序成形。擠壓是適合市場需要的多品種,多規(guī)格,小批量,短期交貨的生產(chǎn)方式。
3)生產(chǎn)尺寸精度高,表面質(zhì)量好。
綜述:AZ80特點(diǎn)是比強(qiáng)度高且耐腐蝕較純鎂大幅提升,主要用于電器產(chǎn)品的殼體、小尺寸薄型或異型支架等。A代表金屬鋁Al,Z代表金屬鋅Zn,8代表鋁的含量為8%,0代表鋅的含量為0.20-0.80%。一般為鑄造件直接進(jìn)行機(jī)械加工或者采用鍛造件進(jìn)行加工或者擠壓成形。
分類:AZ80屬鎂鋁鋅系合金中高含鋁量合金,高含鋁量具有較高的強(qiáng)度,但其塑性成形能力較差,
化學(xué)成分:
執(zhí)行GB/T5153-2016《變形鎂及鎂合號(hào)和化學(xué)成分》國家標(biāo)準(zhǔn),具體如下: