镁合金半固态成型技术

我司有半固态镁合金压铸机资源

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1、镁合金简介

　　镁是一种银白色轻金属，密度仅为1.74g/cm3，小于铝的2/3，并且强度很高。早在二战之前，它就成为最轻的高质量金属结构材料，因为它适用于各种结构，如飞机结构。镁在自然界中含量丰富，仅次于地壳中的铝和铁，是第三丰富的结构金属。目前，世界范围内镁主要从菱镁矿、白云石、盐湖卤水和海水中提取。我国菱镁矿资源总量53亿吨，白云石探明储量40亿吨以上。青海盐湖有67.3亿M3晶间卤水，是我国重要的镁冶炼资源。中国镁资源蕴藏量居世界首位。镁合金主要用作合金添加剂，其次是铸造和变形镁合金，适用于结构件，最后用于钢铁的脱硫。现在，世界上几乎一半的镁消耗是通过熔炼铝合金消耗的。镁合金由于成本原因，除了在航空航天领域外，一直没有得到广泛的应用。近年来，为了降低能耗，保护环境，汽车工业一直关注轻质镁合金。镁合金具有与铝合金和钢相近的高比强度和刚度，可降低车辆重量和燃料消耗。镁合金具有良好的铸造性能和尺寸稳定性，加工容易，废品率低，抗冲击性能和阻尼性能好，在降噪、减振、安全和舒适性方面优于铝和铸铁。在汽车工业的带动下，压铸镁合金市场在过去十年中以15%的平均年增长率不断扩大。此外，镁合金零件已广泛应用于手机外壳、笔记本电脑、先进的视听设备和数码相机外壳中，充分发挥了镁合金的轻量化、耐久性、减振、屏蔽、无磁等功能。目前，镁合金生产和应用的领域和应用在不断扩大，方兴未艾。

2、镁合金流变成形技术

　　流变成形技术始于20世纪70年代，最初是由美国麻省理工学院的弗莱明斯教授领导的一个研究小组提出的。流变成形的基本原理是在凝固过程中搅拌熔体，从而改变凝固过程中的形核和生长规律。将搅拌熔体引入到成形设备中，得到的铸件组织为细小均匀的等轴晶，而不是常规铸造中的粗大枝晶。适用于流变成形的成形方法多种多样，如连铸、压铸、挤压、锻造、轧制等。随着镁合金压铸工业的快速发展，流变压铸技术显示出良好的应用前景。传统的液态压铸件经常存在气孔，导致生产率低，零件不能通过热处理提高其性能。流变压铸可以避免铸件气孔的形成，改善铸件的性能，显著提高生产效率。

3、双螺旋流变成形技术

　　双螺旋流制浆技术由布鲁内尔大学的Z.Fan发明，并申请多项国际专利。北京有色金属研究总院与发明家合作，二次开发和应用该技术。双螺旋流制浆设备通过一对高速旋转螺杆将高剪切速率的熔体混合。熔体经搅拌处理后，通过压铸、挤压和轧制直接加工。双螺旋搅拌技术适用于多种镁、铝合金。具有连续熔融处理的能力。是目前流变成形中最成功的熔体处理技术。

4、半固态触变成型镁合金组织性能分析

　　分析了半固态触变注射成形镁合金AZ91D的组织与性能。结果表明，用该方法生产的镁合金制品的显微组织和力学性能优于压铸产品，从而为半固态触变成形法生产镁合金汽车零部件奠定了基础。

5、触变注射成型镁合金组织力学性能

　　随着人们对绿色环保要求的提高，镁合金以其重量轻、比强度高、比刚度高、减震性能好、抗电磁屏蔽、易回收等优点在众多金属材料中脱颖而出。广泛应用于航空、航天、电子、汽车等行业。目前，镁合金应用的两个热点产业是电子工业和汽车工业。一方面，用于“3C”（计算机、通信、消费电子产品）产品的外壳趋向于逐渐取代可回收性差的塑料外壳；另一方面，镁合金作为实际应用中最轻的结构金属，能够满足日益增长的需求。交通行业的节能减排要求，从而生产出重量轻、燃料消耗少、环保的新一代汽车。

　　压铸在国内外镁合金成形中有着广泛的应用。压铸镁合金制品具有尺寸稳定性好、生产效率高等优点，但也存在夹杂物多、孔隙多、成形后热处理困难、近净形差等缺点。难以满足“3C”产品中广泛使用的薄壁壳体零件和汽车工业用高性能镁合金零件的要求。

　　与压铸法相比，半固态法具有铸造缺陷少、力学性能高、尺寸精度高、表面和内在质量好等优点。此外，它具有节能、安全性好、近净成形性好等优点。目前，镁合金的半固态成形技术是触变注射成形技术，已在世界范围内成功工业化。

6、半固态触变注射成型技术的原理及工艺过程。

6.1：半固态触变注射成型技术的原理

　　在普通铸造过程中，初生晶体由枝晶生长。当固相比达到0.2左右时，枝晶形成连续的网络骨架，失去宏观流动性。半固态成形是液态金属从液相到固相的强烈搅拌冷却过程，它打破了在普通铸件中容易形成的枝晶网络骨架，并保持了分散的颗粒形态，悬浮在剩余的液相中。当固相含量达到0.5-0.6时，这种颗粒状非枝晶微结构仍具有一定的流变性能，因此可以通过压铸、挤压、模锻等常规成形工艺实现金属成形[2-4]。半固态触变注射成型是近年来发展起来的一种新工艺。它起源于美国DOW化学公司，由美国THIXOMAT公司商业化。该工艺将塑料注射成形原理与半固态金属成形工艺相结合，将半固态金属浆料的制备、运输和成形一体化。该方法解决了半固态金属浆料的保存、运输和成形控制问题。

6.2：半固态触变注射成型技术的工艺过程

　　注塑成型的主要工艺是：从料斗中加入镁合金原料（由枝晶镁合金锭制成，其结构仍为枝晶），通过电加热使套筒中的镁合金原料转变为半固态；套管中的半固态金属浆料用螺钉剪切。在注射缸的作用下，以注塑机速度的10倍将近球形的固体颗粒注射到模具中。