壓鑄小知識

一、鎂合金的特點

鎂合金是一種輕合金，熔點為650℃。金屬鎂及其合金是工程應用中最輕的金屬結構材料，純鎂的密度僅為1.738g·cm^-3，而常規(guī)鎂合金如AZ91密度也只是1.81g·cm^-3，約為鋁的2/3，鋼的1/4，接近工程塑料的密度^[2]，因此將鎂合金應用在汽車領域中可極大地減輕結構件的質量。。

鎂在元素周期表中屬ⅡA族堿土金屬，元素符號Mg，英文名稱Magnesium，原子序數(shù)12，原子量24.31，常見化合價+2，其電子殼層結構為1s²2s²2p⁶3s²，熔點648.8℃，沸點1090℃，原子半徑0.172nm，離子半0.072(+2)nm。鎂晶體為密排六方結構，配位數(shù)為12，25℃時晶格常數(shù)為a=0.3202nm，c=0.5199nm，晶胞的軸比c/a=1.6237，原子間d1=0.31906、d2=0.32030。滑移系數(shù)較小，冷變形較困難，當溫度升高到250℃以上時，鎂合金的變形較容易，同時具有較好的可塑性。高純鎂具有良好物理性能以及耐腐蝕性能，但是由于其力學性能差，生產純鎂的生產成本高，在工業(yè)生產和結構使用中純鎂受限，所以在純鎂中加入：鋁、鋅、鋯、錳及微量元素鎳等，它們在鎂合金中起到固溶強化、沉淀強化、細晶強化、提高耐熱性等作用，可以作為結構材料廣泛應用。

二、鎂合金在汽車板的應用優(yōu)勢

與其它金屬相比鎂合金具有很多性能優(yōu)勢：

（1）密度小，常用金屬中最輕的金屬 例如AZ91鎂合金的密度是1.81g·cm^-3，約為鋁的2/3，鋅的1/4，不到鋼或鑄鐵的1/4，接近工程塑料的密度。對于含30%玻璃纖維的聚碳酸酯復合材料來說，鎂的比重也不超過它的10%。因此鎂合金的使用可有效減輕汽車的質量。

（2）比強度高  抗拉強度、屈服強度、伸長率與鋁合金鑄件相當。從設計者的立場考慮，密度小的金屬若不具有高強度，將沒有意義。實驗顯示，鎂合金的比強度比鋁合金和鋼高。因此在不降低零部件強度條件下，鎂合金鑄件比鋁鑄件的重量減輕大約25%。

（3）熱傳導性好  具有良好的耐腐蝕性能、電磁屏蔽性能、防輻射性能，可進行高精度機械加工，且熱傳導性好，雖然鎂合金的導熱系數(shù)不及鋁合金，但是比鋼高近1倍，比塑料材料高10倍。因此鎂合金已廣泛用于壓鑄汽車輪轂上，可有效散發(fā)制動摩擦熱量，提高制動穩(wěn)定性。

（4）良好的焊接和鑄造性能  鎂合金的熔點、比熱容和相變潛熱比鋁合金低，融化耗能較少，固化速度快，動力粘度低具有良好的壓鑄成形性能和尺寸穩(wěn)定性，壓鑄件生產周期比鋁合金短，易形成薄壁結構件，壓鑄件壁厚最小可達0．15 mm，鎂與鐵的親和力小，固溶鐵的能力低，不易粘模，鑄模壽命比生產鋁合金高2，3倍，適合制造各類汽車壓鑄件。

（5）對振動、沖擊的吸收性能好  具有良好的阻尼系數(shù)，鎂合金對振動能量的吸收能力強，消震性能優(yōu)于鋁合金和鑄鐵，用于驅動和傳動部件上可以降低噪聲，用于座椅、輪圈、方向盤可以減少振動，在汽車發(fā)出碰撞后很好地吸收沖擊能量，提高汽車的安全性和舒適性。

（6）抗凹陷性能好  鎂合金與其他金屬相比抗變形能力強，由沖擊而引起的凹陷小于其它金屬。

（7）易于機械加工  鎂合金非常易于機械加工，在無冷卻液、無潤滑劑的情況下能實現(xiàn)高負荷加工，得到光潔的加工面，衡量機械加工的指標之一是動力消耗量。

（8）易于回收再生。回收的鎂合金可直接熔化再進行澆鑄，且不降低其力學性能。鎂合金同其它金屬相比，熔點低，比熱小，在再生溶解時所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4%。此外，鎂合金的電磁波屏蔽性好，外表美觀。

更為重要的是，鎂是自然界中分布最廣的元素之一，約占地殼質量的2.35%，列第八位，僅次于O、 Si、Al、Fe、Ca、 Na、K，由于鎂本征化學性質活潑，在自然界中主要以化合物的形式存在，在陸地上的含量為1.930%，海水中的含量為0.42%，達2.1×10¹⁵t。我國是世界上鎂礦資源最富有的國家。主要含鎂資源包括菱鎂礦：資源總量31.45億t，居世界首位；白云石：資源總量約40億t；鹽湖鹵水：柴達木盆地鎂鹽保有儲量48.15億t^[4]。豐富的鎂礦資源為我國鎂產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了最可靠的資源保障。相反，鐵礦及鋁礦資源則相對貧乏一些。已探明世界儲量的鐵礦石與鋁土礦的可采儲量保障年限只有約70年和50年。我國的鐵、鋁資源更加貧乏，儲量僅占世界比例18.7%和2.3%，可采儲量保障年限分別在30年左右和10年以下。

從污染角度講，鋼鐵的質量密度大，消費量大，其制品在使用過程中易造成高能耗和污染排放；鋁雖為輕質材料，但僅鋁電解一個工藝環(huán)節(jié)的電耗就占到整個有色工業(yè)的90％，并也間接導致高污染排放。而被冠以“21世紀綠色結構材料” ^[5]美譽的金屬鎂在這些方面則相對好一些。

據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2008年1?8月份全國共產原鎂44.89萬噸,同比增長16.8%。需要說明的是，由于受到國際各種金屬材料的影響，剛才價格的上升，使鎂合金成本方面的劣勢進一步減小，鎂合金的綜合優(yōu)勢進一步明顯。因此，對于盛產鎂合金資源的中國來說，中高檔轎車采用鎂合金制作汽車零件也就更加彰顯優(yōu)勢了。

 

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