鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)

我司有半固態(tài)鎂合金壓鑄機資源

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1、鎂合金簡介

　　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，因為它適用于各種結(jié)構(gòu)，如飛機結(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。我國菱鎂礦資源總量53億噸，白云石探明儲量40億噸以上。青海鹽湖有67.3億M3晶間鹵水，是我國重要的鎂冶煉資源。中國鎂資源蘊藏量居世界首位。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?，F(xiàn)在，世界上幾乎一半的鎂消耗是通過熔煉鋁合金消耗的。鎂合金由于成本原因，除了在航空航天領(lǐng)域外，一直沒有得到廣泛的應(yīng)用。近年來，為了降低能耗，保護環(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)的帶動下，壓鑄鎂合金市場在過去十年中以15%的平均年增長率不斷擴大。此外，鎂合金零件已廣泛應(yīng)用于手機外殼、筆記本電腦、先進的視聽設(shè)備和數(shù)碼相機外殼中，充分發(fā)揮了鎂合金的輕量化、耐久性、減振、屏蔽、無磁等功能。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70年代，最初是由美國麻省理工學(xué)院的弗萊明斯教授領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組提出的。流變成形的基本原理是在凝固過程中攪拌熔體，從而改變凝固過程中的形核和生長規(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，并申請多項國際專利。北京有色金屬研究總院與發(fā)明家合作，二次開發(fā)和應(yīng)用該技術(shù)。雙螺旋流制漿設(shè)備通過一對高速旋轉(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

　　隨著人們對綠色環(huán)保要求的提高，鎂合金以其重量輕、比強度高、比剛度高、減震性能好、抗電磁屏蔽、易回收等優(yōu)點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)用的兩個熱點產(chǎn)業(yè)是電子工業(yè)和汽車工業(yè)。一方面，用于“3C”（計算機、通信、消費電子產(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，鎂合金作為實際應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬，能夠滿足日益增長的需求。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，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。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。此外，它具有節(jié)能、安全性好、近凈成形性好等優(yōu)點。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

　　在普通鑄造過程中，初生晶體由枝晶生長。當固相比達到0.2左右時，枝晶形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)骨架，失去宏觀流動性。半固態(tài)成形是液態(tài)金屬從液相到固相的強烈攪拌冷卻過程，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。當固相含量達到0.5-0.6時，這種顆粒狀非枝晶微結(jié)構(gòu)仍具有一定的流變性能，因此可以通過壓鑄、擠壓、模鍛等常規(guī)成形工藝實現(xiàn)金屬成形[2-4]。半固態(tài)觸變注射成型是近年來發(fā)展起來的一種新工藝。它起源于美國DOW化學(xué)公司，由美國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、運輸和成形控制問題。

6.2：半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的工藝過程

　　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，以注塑機速度的10倍將近球形的固體顆粒注射到模具中。