什么是镁合金？

什么是镁合金？

镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。镁合金密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，是最轻的金属结构材料。

镁合金具有密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好、耐蚀性能差、易于氧化燃饶、耐热性差等特点，是实用金属中的最轻的金属。因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。

镁合金的分类

按成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大的差异。铸造镁合金主要用于汽车零件、机电壳罩和电器构件等。变形镁合金主要用于薄板、挤压件和锻件等。 

国内铸造镁合金一般按合金系列分为：镁-铝系：ZM5，ZM10；镁-锌-锆系：ZM1，ZM2，ZM7；镁-稀土-锆系：ZM3，ZM4，ZM6。

镁合金国际上大多采用美国ASTM 标准，依据镁合金所含的1-2种主要合金元素，将镁合金分为M 系（Mg-Mn）、AZ 系（Mg-Al-Zn）、AM 系（Mg-Al-Mn），Mg-Al-Ca 系（AX）、Mg-Al-Ca-Sr 系(AXJ)、ZC 系(Mg-Zn-Cu)、ZK 系（Mg-Zn-Zr）、EK 系(Mg-RE-Zr)、HM 系（Mg-Th-Mn）、QE 系(Mg-Ag-RE)、LA 系(Mg-Li-Al)和 WE系（Mg-Y-Nd）等。

镁合金的优点

镁合金具有散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。

镁合金还有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。

镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。

镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm，适应制造汽车各类压铸件。

镁合金的缺点

1）易燃性

镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时发散，继而促进了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。

2）室温塑性差

镁属于密排六方晶体结构，其在室温下只有1个滑移面和3个滑移系，因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作，但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向相倾斜的某些晶体内，因而滑移的过程将会受到极大地限制，而且在这种取向下孪生很难发生，所以晶体很快就会出现脆性断裂。在温度超过250℃时，镁晶体中的附加滑移面开始起作用，塑性变形能力变强。 

3）耐蚀性差

镁具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与不同类金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极作用。在室温下，镁表面与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化镁薄膜比较疏松，其致密系数仅为0.79，即镁氧化后生成氧化镁的体积缩小， 因此耐蚀性很差。

4）高温强度特别是高温抗蠕变性能较差。现在常用的镁合金的使用温度一般不超过120℃，这一缺点将使它在汽车行业的应用受到限制。

镁合金的铸造工艺 

1）压铸 

压铸是镁合金最主要的成形工艺，世界镁合金铸件的93%是用压铸工艺生产的。镁合金有热室压铸和冷室压铸两种方式，主要取决于铸件壁厚，热室压铸一般用于薄壁铸件。采用型腔抽真空的方法可以减少镁合金铸件的气孔，真空压铸就是在压铸过程中抽出型内气体，以消除或减少压铸件内的气孔和溶解气体，提高压铸件的力学性能和表面质量。充氧压铸是一种无孔压铸，该法在充型前将氧气或其它活性气体充入型腔以置换型内空气，充型时，活性气体与镁合金液反应生成弥散分布的金属氧化物，达到消除压铸件内气体和气孔的目的。用该法生产的压铸件可以进行热处理强化。 

2）半固态铸造 

半固态铸造分为流变铸造和触变铸造。触变铸造的工艺过程是由投料筒经进料口进入料筒的固态镁合金颗粒,凭借螺杆旋转产生的剪切力及料筒加热器的加热,当材料加热到固液两相区、达到一定的固相分数时,由螺杆推动射入型腔成形。镁合金触变铸造的优点是：①非枝晶镁合金坯料不需完全熔化,节省能源；②充型时不易产生飞边,铸件尺寸精度高;③铸件致密,缩松少;④金属浆料温度低,铸型寿命长;⑤不需要用SF6作为保护气体,环境污染小;⑥生产过程安全性高。

3）挤压铸造 

挤压铸造的充型压力比重力金属型铸造要高几个数量级，其对铸件成形的影响主要表现为提高充型速度，减少铸件中的疏松和气孔缺陷，提高铸件的致密度和力学性能，获得可以热处理的铸件。挤压铸造最重要的工艺参数是铸型温度、浇注温度和合金的过热度，合金本身的铸造性能却不十分重要，其它较重要的工艺参数为浇注金属液的体积、金属液洁净度、充型压力曲线、铸型涂料、挤压前金属液停留时间等。要获得无气孔的挤压铸件，凝固温度区间较大的AZ91镁合金所需要的充型压力比凝固温度区间较小的AZ31大。 

4）镁合金的其他铸造方法 

低压铸造和差压铸造已经应用于生产镁合金汽车铸件，这两种方法可以保证平稳充型，避免镁合金液氧化和卷气，还可以在铸造过程中将加压系统与镁合金的气体保护有效地结合起来。镁合金的精密铸造和石膏型铸造也得到了一定应用。 

镁合金的国内外发展现状 

国外发展现状 

近年来，北美、欧洲和日本等发达国家相继加大了对镁合金开发与应用研究的投入。镁合金应用和研究重点开始从宇航和兵工等领域扩展到民用高附加值产业（如汽车、电脑、通信和家电等）。围绕镁合金材料的开发,争夺国际商业市场的竞争日趋激烈。

镁合金在电子器件中的应用增长加快，日本松下、NEC、SONY以及欧洲、美国、台湾等著名公司已经用镁合金制造便携式电脑、手提电话、摄录像机壳体，显示出了极强的竟争力。

国内发展现状

我国目前在镁工业方面拥有三项“世界冠军”。第一是镁资源大国，储量居世界首位；第二是原镁生产大国；第三是出口大国。尽管如此,我国的镁工业还存在着不少问题,主要表现在：1）原镁生产技术比较落后，质量不够稳定；2）出口产品绝大多数是廉价的纯镁锭，镁合金出口比重只有15%左右；3）原创性的研究成果缺乏，目前出口的所有镁合金锭几乎全部按照国外的牌号生产，而且在镁合金产品加工中的关键技术和装备大部分依靠进口。

中国镁合金产品的生产和应用现状是，镁合金的优势已经被许多企业所认识，在汽车、摩托车和3C产业中镁合金已经开始获得应用，用户包括上汽、一汽、二汽、奇瑞、隆鑫、海尔等。例如，一汽铸造有限公司AM50镁合金方向盘骨架；镁合金压铸迅速增长，台湾、香港和大陆投资的镁压铸厂分布在几乎全国各地，各种压铸机数量超过50台，变形镁合金加工开始起步。