鎂合金鑄造工藝方法研究

（揚(yáng)州峰明金屬制品有限公司 江蘇 揚(yáng)州 225117）

摘 要：在本文中，筆者首先闡述了鎂合金的分類方法，然后探究了鎂合金的加工工藝，最后提出了鎂合金在鑄造過程中必須要使用的保護(hù)措施，文章認(rèn)為，鎂合金是金屬材料中的佼佼者，有著加工成本低、性能穩(wěn)定、尺寸無伸縮、抗震性能高、散熱性好的特征，鎂合金鑄造工藝的研究，非常有利于提升它的市場(chǎng)占有率，擴(kuò)展它的應(yīng)用范圍。因此，研究鎂合金的加工方法和加工過程中需要采用的保護(hù)方法，意義重大，能夠有助于促進(jìn)鎂合金地推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鎂合金；鑄造；工藝方法

鎂合金是一種金屬結(jié)構(gòu)的材料，它重量較輕，強(qiáng)度、彈性、剛度等參數(shù)都和鋁合金基本相同，是一種極具潛力的材料。它是金屬材料中的佼佼者，它加工成本低、性能穩(wěn)定、尺寸無伸縮、抗震性能高、散熱性好。最近幾年，汽車、電子等行業(yè)飛速發(fā)展，鎂合金的用量在逐年上升，然而，鎂合金鑄造工藝的發(fā)展跟不上整個(gè)行業(yè)發(fā)展的發(fā)展速度，妨礙了鎂合金的推廣步伐。所以，鎂合金鑄造工藝的研究，非常有利于提升它的市場(chǎng)占有率，擴(kuò)展它的應(yīng)用范圍。

1.鎂合金的種類

依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，鎂合金的分類參照方法有三種：依照化學(xué)成分分類；依照鑄造的工藝分類；依照鎂合金中是否含鋯分類。國(guó)內(nèi)的鎂合金種類，主要有四種：分別是壓鑄鎂合金、鑄造鎂合金、航空鎂合金和鎂合金變形，最早開發(fā)的是，變形鎂合金，它有很高的強(qiáng)度，它的成分中，沒加入金屬間化合物，只有兩樣合金，這一加工工藝，使得變形鎂合金，有著很高的強(qiáng)度，同時(shí)還有一定的變形能力，但是，變形能力不是很高，也不均勻，在使用過程中很容易開裂，強(qiáng)度高的原因是合金元素的固溶強(qiáng)化引起的。

鑄造鎂合金，被廣泛使用在航空、電子電氣、汽車等領(lǐng)域，它的性能很好，鑄造方式也有很多種，例如：低壓鑄造、高壓鑄造、金屬型鑄造等等?，F(xiàn)在，最常用的鑄造工藝是壓鑄，它的優(yōu)勢(shì)是力量便于控制、效率高、精度準(zhǔn)確。與此同時(shí)，把鋁合金的半固態(tài)鑄造方法，引薦到鎂合金上來，也是最近幾年研究的新課題，這一方法的優(yōu)勢(shì)是，溫度要求不高，能源消耗較少，生產(chǎn)成本較低，鑄件中沒有氣孔，質(zhì)量好，使用年限較長(zhǎng)。

2.鎂合金的加工工藝

2.1壓鑄工藝

壓鑄工藝是鎂合金最常用的工藝，也是最主要的，占據(jù)鎂合金產(chǎn)品總量九成以上的比例，壓鑄工藝最早起源于德國(guó)，上世紀(jì)二十年代，壓鑄鎂合金被應(yīng)用在德國(guó)的汽車行業(yè)中，例如：氣缸體等結(jié)構(gòu)件。上世紀(jì)八十年代后，合成的方法在不斷創(chuàng)新，鎂合金的生產(chǎn)成本隨之降低，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，涉及計(jì)算機(jī)、通訊等行業(yè)，這個(gè)階段的鎂合金，加工過程用的大都是壓鑄工藝。國(guó)內(nèi)的鎂合金產(chǎn)業(yè)在解放前就開始了，最近幾年，鎂合金的市場(chǎng)需求量在逐漸增加，國(guó)內(nèi)的鎂合金產(chǎn)量的增長(zhǎng)率高達(dá)百分之六十，以鎂合金為主的鑄件，漸漸替代了以鐵、鋼、鋁為主的鑄件，鎂合金成為了國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)制造零部件的主要材料。傳統(tǒng)的鎂合金在廣泛使用于諸多行業(yè)的同時(shí)，也暴露出很多問題，例如：對(duì)溫度的要求是不能過高，過高的溫度不利于生產(chǎn)和使用，因此，國(guó)內(nèi)外的很多專家，都對(duì)傳統(tǒng)的壓鑄工藝進(jìn)行改造、更新，提升了壓鑄鑄件的整體質(zhì)量。

2.2重力鑄造工藝

當(dāng)需要加工的鑄件厚度較厚時(shí)會(huì)用到相對(duì)傳統(tǒng)的重力鑄造工藝。重力鑄造生產(chǎn)出鑄件，大多用于航天行業(yè)，和別的材料相比較，鎂合金的總重量會(huì)更輕。重力鑄造具體有砂型鑄造、半金屬膜鑄造等種類，砂型鑄造的發(fā)展過程是從自然砂過渡到二氧化碳砂，再到自硬樹脂砂。

2.3半固態(tài)鑄造工藝。

此項(xiàng)工藝起步較晚，但是使用情況還不錯(cuò)，生產(chǎn)出的鑄件，密度很高致，是一項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)的工藝，此類工藝可分為兩類：一是觸變鑄造，此類技術(shù)，是把非枝晶組織棒料按照一定的量，進(jìn)行切割，然后加熱讓材料處于固液兩相的狀態(tài)，使用鑄造、模鍛工藝半固態(tài)成形，這一工藝，不需要融化設(shè)備，自動(dòng)化程度很高。然而，因?yàn)橐恍┲匾夹g(shù)還沒對(duì)外公開，導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)的投入會(huì)特別高，現(xiàn)在，此工藝只用于一些高強(qiáng)度的鑄件的生產(chǎn)；二是，流變鑄造，這一工藝的原材料是金屬溶液，冷卻至半固體狀態(tài)，然后傳輸?shù)綁鸿T機(jī)器成形，該工藝的原材料需要液體狀態(tài)，在狀態(tài)保持、傳輸?shù)确矫?，有些困難。近年來，因?yàn)橛|變鑄造的技術(shù)受限，關(guān)于流變鑄造的研究漸漸增多。

2.4熔模鑄造工藝

此工藝主要用于生產(chǎn)一些高精尖的鑄件，技術(shù)非常先進(jìn)，也非常成熟，該工藝的顯著特點(diǎn)是，在鑄件生產(chǎn)的過程中，不需要取模，沒有型心，沒有分型面，因此，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚特薄、工藝參數(shù)要求非常嚴(yán)格的鑄件，都是用這一工藝生產(chǎn)。此工藝的劣勢(shì)是，設(shè)備昂貴、生產(chǎn)成本特高，尺寸不靈活，另外，熔模鑄材和陶瓷之間的活性反應(yīng)很激烈，阻止了熔模鑄件的推廣使用。

3.鎂合金在鑄造過程中必須要使用的保護(hù)措施

我們知道，鎂的化學(xué)性質(zhì)非常不穩(wěn)定，因此，要特別重視鎂合金的加工工藝，要不然會(huì)影響熔體的純凈度、精準(zhǔn)性、均勻性，有時(shí)候還會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)狀況。鎂合金熔煉過程中使用的保護(hù)措施要比其他金屬熔煉時(shí)使用的保護(hù)措施要嚴(yán)格地多，必須要使用的保護(hù)措施具體有以下幾條：

碎屑一定要干凈、干燥，事先處理好有腐蝕的化學(xué)品，所用的溶劑，嚴(yán)禁暴露在空氣中，要保持密封干燥的狀態(tài)，熔化狀態(tài)的鎂不要接觸任何鐵銹，生產(chǎn)場(chǎng)所，務(wù)必干凈、干燥、無障礙、及時(shí)通風(fēng)，要有足夠的滅火材料，例如：滑石粉、石墨粉、氧化鎂粉末，一旦出現(xiàn)火情，禁止使用水泡沫滅火器滅火，這樣會(huì)加重火情，甚至引發(fā)爆炸，也不能用沙土滅火，生產(chǎn)使用的坩堝，要事先檢查好，防止發(fā)生滲透的情況，坩堝底部要有相應(yīng)的安全保護(hù)設(shè)備，防治沙漏；爐料、模具一定要事先預(yù)熱，坩堝內(nèi)熔體的量，不得超過總量的九成，此外，鎂合金熔體的氣體溶解度和鋁合金相比，要高的多，所以，要事先凈化。在輸送鎂合金熔體或是鑄造成形過程中，也需要及時(shí)洗滌，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

4.結(jié)束語

上世紀(jì)九十年代以來，鎂作為一種新型的金屬型材在全球范圍內(nèi)迅猛崛起發(fā)展，增長(zhǎng)速度也很快，保持在每年百分之十五，鎂合金的廣泛應(yīng)用，加快了汽車等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。因此，研究鎂合金的加工方法和加工過程中需要采用的保護(hù)方法，意義重大，能夠有助于促進(jìn)鎂合金地推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇鴻英.鎂合金的應(yīng)用前景和局限性[J]. 世界有色金屬. 2011（02）.

[2] 劉正.鎂合金鑄造成型最新研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)材料進(jìn)展. 2011（02）.

[3] 王狂飛，周志杰，王有超，米國(guó)發(fā).鑄造鎂合金ZM6砂型鑄造工藝研究[J]. 熱加工工藝. 2011（19）.

作者簡(jiǎn)介：陳冬梅（1986.1—），女，揚(yáng)州峰明金屬制品有限公司，江蘇揚(yáng)州，漢，郵編：225117。