鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)
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譽(yù)格壓鑄
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發(fā)布時(shí)間： 2023-08-25
我司有半固態(tài)鎂合金壓鑄機(jī)資源
300T設(shè)備2臺(tái)
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，半固態(tài)壓鑄模具研究" alt="壓鑄工藝學(xué)習(xí)
，半固態(tài)壓鑄模具研究"/>
1、鎂合金簡(jiǎn)介
鎂是一種銀白色輕金屬，密度僅為1.74g/cm3
，小于鋁的2/3
，并且強(qiáng)度很高
。早在二戰(zhàn)之前
，它就成為最輕的高質(zhì)量金屬結(jié)構(gòu)材料，因?yàn)樗m用于各種結(jié)構(gòu)
，如飛機(jī)結(jié)構(gòu)
。鎂在自然界中含量豐富，僅次于地殼中的鋁和鐵
，是第三豐富的結(jié)構(gòu)金屬
。目前，世界范圍內(nèi)鎂主要從菱鎂礦
、白云石
、鹽湖鹵水和海水中提取。我國(guó)菱鎂礦資源總量53億噸
，白云石探明儲(chǔ)量40億噸以上。青海鹽湖有67.3億M3晶間鹵水
，是我國(guó)重要的鎂冶煉資源
。中國(guó)鎂資源蘊(yùn)藏量居世界首位
。鎂合金主要用作合金添加劑，其次是鑄造和變形鎂合金
，適用于結(jié)構(gòu)件
，最后用于鋼鐵的脫硫。現(xiàn)在
，世界上幾乎一半的鎂消耗是通過(guò)熔煉鋁合金消耗的
。鎂合金由于成本原因，除了在航空航天領(lǐng)域外
，一直沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用
。近年來(lái)，為了降低能耗
，保護(hù)環(huán)境
，汽車工業(yè)一直關(guān)注輕質(zhì)鎂合金。鎂合金具有與鋁合金和鋼相近的高比強(qiáng)度和剛度
，可降低車輛重量和燃料消耗
。鎂合金具有良好的鑄造性能和尺寸穩(wěn)定性，加工容易
，廢品率低
，抗沖擊性能和阻尼性能好，在降噪
、減振
、安全和舒適性方面優(yōu)于鋁和鑄鐵。在汽車工業(yè)的帶動(dòng)下
，壓鑄鎂合金市場(chǎng)在過(guò)去十年中以15%的平均年增長(zhǎng)率不斷擴(kuò)大
。此外，鎂合金零件已廣泛應(yīng)用于手機(jī)外殼
、筆記本電腦
、先進(jìn)的視聽(tīng)設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)外殼中，充分發(fā)揮了鎂合金的輕量化
、耐久性
、減振、屏蔽
、無(wú)磁等功能
。目前，鎂合金生產(chǎn)和應(yīng)用的領(lǐng)域和應(yīng)用在不斷擴(kuò)大
，方興未艾
。
2、鎂合金流變成形技術(shù)
流變成形技術(shù)始于20世紀(jì)70年代
，最初是由美國(guó)麻省理工學(xué)院的弗萊明斯教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組提出的
。流變成形的基本原理是在凝固過(guò)程中攪拌熔體
，從而改變凝固過(guò)程中的形核和生長(zhǎng)規(guī)律。將攪拌熔體引入到成形設(shè)備中
，得到的鑄件組織為細(xì)小均勻的等軸晶
，而不是常規(guī)鑄造中的粗大枝晶。適用于流變成形的成形方法多種多樣
，如連鑄
、壓鑄、擠壓
、鍛造
、軋制等。隨著鎂合金壓鑄工業(yè)的快速發(fā)展
，流變壓鑄技術(shù)顯示出良好的應(yīng)用前景
。傳統(tǒng)的液態(tài)壓鑄件經(jīng)常存在氣孔，導(dǎo)致生產(chǎn)率低
，零件不能通過(guò)熱處理提高其性能
。流變壓鑄可以避免鑄件氣孔的形成，改善鑄件的性能
，顯著提高生產(chǎn)效率
。
3、雙螺旋流變成形技術(shù)
雙螺旋流制漿技術(shù)由布魯內(nèi)爾大學(xué)的Z.Fan發(fā)明
，并申請(qǐng)多項(xiàng)國(guó)際專利
。北京有色金屬研究總院與發(fā)明家合作，二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用該技術(shù)
。雙螺旋流制漿設(shè)備通過(guò)一對(duì)高速旋轉(zhuǎn)螺桿將高剪切速率的熔體混合
。熔體經(jīng)攪拌處理后，通過(guò)壓鑄
、擠壓和軋制直接加工
。雙螺旋攪拌技術(shù)適用于多種鎂、鋁合金
。具有連續(xù)熔融處理的能力
。是目前流變成形中最成功的熔體處理技術(shù)。
4
、半固態(tài)觸變成型鎂合金組織性能分析
分析了半固態(tài)觸變注射成形鎂合金AZ91D的組織與性能
。結(jié)果表明，用該方法生產(chǎn)的鎂合金制品的顯微組織和力學(xué)性能優(yōu)于壓鑄產(chǎn)品
，從而為半固態(tài)觸變成形法生產(chǎn)鎂合金汽車零部件奠定了基礎(chǔ)
。
5、觸變注射成型鎂合金組織力學(xué)性能
隨著人們對(duì)綠色環(huán)保要求的提高
，鎂合金以其重量輕
、比強(qiáng)度高
、比剛度高、減震性能好
、抗電磁屏蔽、易回收等優(yōu)點(diǎn)在眾多金屬材料中脫穎而出
。廣泛應(yīng)用于航空
、航天、電子
、汽車等行業(yè)
。目前，鎂合金應(yīng)用的兩個(gè)熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)是電子工業(yè)和汽車工業(yè)
。一方面
，用于“3C”（計(jì)算機(jī)、通信
、消費(fèi)電子產(chǎn)品）產(chǎn)品的外殼趨向于逐漸取代可回收性差的塑料外殼
；另一方面，鎂合金作為實(shí)際應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬
，能夠滿足日益增長(zhǎng)的需求
。交通行業(yè)的節(jié)能減排要求，從而生產(chǎn)出重量輕
、燃料消耗少
、環(huán)保的新一代汽車。
壓鑄在國(guó)內(nèi)外鎂合金成形中有著廣泛的應(yīng)用
。壓鑄鎂合金制品具有尺寸穩(wěn)定性好
、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在夾雜物多
、孔隙多
、成形后熱處理困難、近凈形差等缺點(diǎn)
。難以滿足“3C”產(chǎn)品中廣泛使用的薄壁殼體零件和汽車工業(yè)用高性能鎂合金零件的要求
。
與壓鑄法相比，半固態(tài)法具有鑄造缺陷少
、力學(xué)性能高
、尺寸精度高、表面和內(nèi)在質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)
。此外
，它具有節(jié)能、安全性好
、近凈成形性好等優(yōu)點(diǎn)
。目前
，鎂合金的半固態(tài)成形技術(shù)是觸變注射成形技術(shù)，已在世界范圍內(nèi)成功工業(yè)化
。
6
、半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的原理及工藝過(guò)程。
6.1：半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的原理
在普通鑄造過(guò)程中
，初生晶體由枝晶生長(zhǎng)
。當(dāng)固相比達(dá)到0.2左右時(shí)，枝晶形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)骨架
，失去宏觀流動(dòng)性
。半固態(tài)成形是液態(tài)金屬?gòu)囊合嗟焦滔嗟膹?qiáng)烈攪拌冷卻過(guò)程，它打破了在普通鑄件中容易形成的枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架
，并保持了分散的顆粒形態(tài)
，懸浮在剩余的液相中。當(dāng)固相含量達(dá)到0.5-0.6時(shí)
，這種顆粒狀非枝晶微結(jié)構(gòu)仍具有一定的流變性能
，因此可以通過(guò)壓鑄、擠壓
、模鍛等常規(guī)成形工藝實(shí)現(xiàn)金屬成形[2-4]
。半固態(tài)觸變注射成型是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新工藝。它起源于美國(guó)DOW化學(xué)公司
，由美國(guó)THIXOMAT公司商業(yè)化
。該工藝將塑料注射成形原理與半固態(tài)金屬成形工藝相結(jié)合，將半固態(tài)金屬漿料的制備
、運(yùn)輸和成形一體化
。該方法解決了半固態(tài)金屬漿料的保存、運(yùn)輸和成形控制問(wèn)題
。
6.2：半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的工藝過(guò)程
注塑成型的主要工藝是：從料斗中加入鎂合金原料（由枝晶鎂合金錠制成
，其結(jié)構(gòu)仍為枝晶），通過(guò)電加熱使套筒中的鎂合金原料轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍虘B(tài)
；套管中的半固態(tài)金屬漿料用螺釘剪切
。在注射缸的作用下，以注塑機(jī)速度的10倍將近球形的固體顆粒注射到模具中
。
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