什么是鎂合金？

鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金。鎂合金密度只有1.7 kg/m3，是鋁的2/3，鋼的1/4，強度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，是最輕的金屬結構材料。

鎂合金具有密度低、比性能好、減震性能好、導電導熱性能良好、工藝性能良好、耐蝕性能差、易于氧化燃饒、耐熱性差等特點，是實用金屬中的最輕的金屬。因此，鎂合金在電子產品、汽車、航空航天等需要高比強度金屬材料的領域具備廣闊的發(fā)展前景。

鎂合金的分類

按成形工藝，鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，兩者在成分、組織性能上存在很大的差異。鑄造鎂合金主要用于汽車零件、機電殼罩和電器構件等。變形鎂合金主要用于薄板、擠壓件和鍛件等。 

國內鑄造鎂合金一般按合金系列分為：鎂-鋁系：ZM5，ZM10；鎂-鋅-鋯系：ZM1，ZM2，ZM7；鎂-稀土-鋯系：ZM3，ZM4，ZM6。

鎂合金國際上大多采用美國ASTM 標準，依據(jù)鎂合金所含的1-2種主要合金元素，將鎂合金分為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。

鎂合金的優(yōu)點

鎂合金具有散熱快、質量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收；另外還有高的導熱和導電性能、無磁性、屏蔽性好和無毒的特點。

鎂合金還有良好的耐腐蝕性能，電磁屏蔽性能，防輻射性能，可做到100%回收再利用。

鎂合金件穩(wěn)定性較高壓鑄件的鑄造行加工尺寸精度高，可進行高精度機械加工。

鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達0.5mm，適應制造汽車各類壓鑄件。

鎂合金的缺點

1）易燃性

鎂元素與氧元素具有極大的親和力，其在高溫下甚至還處于固態(tài)的情況下，就很容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應，放出大量熱，且生成的氧化鎂導熱性能不好，熱量不能及時發(fā)散，繼而促進了氧化反應的進一步進行，形成了惡性循環(huán)，而且氧化鎂疏松多孔，不能有效阻隔空氣中氧的侵入。

2）室溫塑性差

鎂屬于密排六方晶體結構，其在室溫下只有1個滑移面和3個滑移系，因此它的塑性變形主要依賴于滑移與孿生的協(xié)調動作，但鎂晶體中的滑移僅發(fā)生在滑移面與拉力方向相傾斜的某些晶體內，因而滑移的過程將會受到極大地限制，而且在這種取向下孿生很難發(fā)生，所以晶體很快就會出現(xiàn)脆性斷裂。在溫度超過250℃時，鎂晶體中的附加滑移面開始起作用，塑性變形能力變強。 

3）耐蝕性差

鎂具有很高的化學活潑性，其平衡電位很低，與不同類金屬接觸時易發(fā)生電偶腐蝕，并充當陽極作用。在室溫下，鎂表面與空氣中的氧發(fā)生反應，形成氧化鎂薄膜，但由于氧化鎂薄膜比較疏松，其致密系數(shù)僅為0.79，即鎂氧化后生成氧化鎂的體積縮小， 因此耐蝕性很差。

4）高溫強度特別是高溫抗蠕變性能較差。現(xiàn)在常用的鎂合金的使用溫度一般不超過120℃，這一缺點將使它在汽車行業(yè)的應用受到限制。

鎂合金的鑄造工藝 

1）壓鑄 

壓鑄是鎂合金最主要的成形工藝，世界鎂合金鑄件的93%是用壓鑄工藝生產的。鎂合金有熱室壓鑄和冷室壓鑄兩種方式，主要取決于鑄件壁厚，熱室壓鑄一般用于薄壁鑄件。采用型腔抽真空的方法可以減少鎂合金鑄件的氣孔，真空壓鑄就是在壓鑄過程中抽出型內氣體，以消除或減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學性能和表面質量。充氧壓鑄是一種無孔壓鑄，該法在充型前將氧氣或其它活性氣體充入型腔以置換型內空氣，充型時，活性氣體與鎂合金液反應生成彌散分布的金屬氧化物，達到消除壓鑄件內氣體和氣孔的目的。用該法生產的壓鑄件可以進行熱處理強化。 

2）半固態(tài)鑄造 

半固態(tài)鑄造分為流變鑄造和觸變鑄造。觸變鑄造的工藝過程是由投料筒經(jīng)進料口進入料筒的固態(tài)鎂合金顆粒,憑借螺桿旋轉產生的剪切力及料筒加熱器的加熱,當材料加熱到固液兩相區(qū)、達到一定的固相分數(shù)時,由螺桿推動射入型腔成形。鎂合金觸變鑄造的優(yōu)點是：①非枝晶鎂合金坯料不需完全熔化,節(jié)省能源；②充型時不易產生飛邊,鑄件尺寸精度高;③鑄件致密,縮松少;④金屬漿料溫度低,鑄型壽命長;⑤不需要用SF6作為保護氣體,環(huán)境污染小;⑥生產過程安全性高。

3）擠壓鑄造 

擠壓鑄造的充型壓力比重力金屬型鑄造要高幾個數(shù)量級，其對鑄件成形的影響主要表現(xiàn)為提高充型速度，減少鑄件中的疏松和氣孔缺陷，提高鑄件的致密度和力學性能，獲得可以熱處理的鑄件。擠壓鑄造最重要的工藝參數(shù)是鑄型溫度、澆注溫度和合金的過熱度，合金本身的鑄造性能卻不十分重要，其它較重要的工藝參數(shù)為澆注金屬液的體積、金屬液潔凈度、充型壓力曲線、鑄型涂料、擠壓前金屬液停留時間等。要獲得無氣孔的擠壓鑄件，凝固溫度區(qū)間較大的AZ91鎂合金所需要的充型壓力比凝固溫度區(qū)間較小的AZ31大。 

4）鎂合金的其他鑄造方法 

低壓鑄造和差壓鑄造已經(jīng)應用于生產鎂合金汽車鑄件，這兩種方法可以保證平穩(wěn)充型，避免鎂合金液氧化和卷氣，還可以在鑄造過程中將加壓系統(tǒng)與鎂合金的氣體保護有效地結合起來。鎂合金的精密鑄造和石膏型鑄造也得到了一定應用。 

鎂合金的國內外發(fā)展現(xiàn)狀 

國外發(fā)展現(xiàn)狀 

近年來，北美、歐洲和日本等發(fā)達國家相繼加大了對鎂合金開發(fā)與應用研究的投入。鎂合金應用和研究重點開始從宇航和兵工等領域擴展到民用高附加值產業(yè)（如汽車、電腦、通信和家電等）。圍繞鎂合金材料的開發(fā),爭奪國際商業(yè)市場的競爭日趨激烈。

鎂合金在電子器件中的應用增長加快，日本松下、NEC、SONY以及歐洲、美國、臺灣等著名公司已經(jīng)用鎂合金制造便攜式電腦、手提電話、攝錄像機殼體，顯示出了極強的竟爭力。

國內發(fā)展現(xiàn)狀

我國目前在鎂工業(yè)方面擁有三項“世界冠軍”。第一是鎂資源大國，儲量居世界首位；第二是原鎂生產大國；第三是出口大國。盡管如此,我國的鎂工業(yè)還存在著不少問題,主要表現(xiàn)在：1）原鎂生產技術比較落后，質量不夠穩(wěn)定；2）出口產品絕大多數(shù)是廉價的純鎂錠，鎂合金出口比重只有15%左右；3）原創(chuàng)性的研究成果缺乏，目前出口的所有鎂合金錠幾乎全部按照國外的牌號生產，而且在鎂合金產品加工中的關鍵技術和裝備大部分依靠進口。

中國鎂合金產品的生產和應用現(xiàn)狀是，鎂合金的優(yōu)勢已經(jīng)被許多企業(yè)所認識，在汽車、摩托車和3C產業(yè)中鎂合金已經(jīng)開始獲得應用，用戶包括上汽、一汽、二汽、奇瑞、隆鑫、海爾等。例如，一汽鑄造有限公司AM50鎂合金方向盤骨架；鎂合金壓鑄迅速增長，臺灣、香港和大陸投資的鎂壓鑄廠分布在幾乎全國各地，各種壓鑄機數(shù)量超過50臺，變形鎂合金加工開始起步。