鎂合金壓鑄技術的研究現狀

摘要：鎂合金在延展性、穩定性、剛度與強度方面均在金屬結構材料中均屬于上乘，經過工藝手段的不斷完善，鎂合金也成為了密度最小的工業結構材料，在航空航天、汽車制造、電子電器、機械五金等多領域均投入了大量使用，占有一席之地。本文將系統性地分析目前壓鑄技術的發展現狀，并具體分析鎂合金的各類應用場景，同時介紹鎂合金的壓鑄成形技術，并探討鎂合金壓鑄技術在未來遇到的挑戰與轉型機遇，預測未來發展方向。

關鍵詞：鎂合金;壓鑄技術;成形技術;發展方向

引言：伴隨著科技日新月異的發展，工業化經濟水平的不斷提升，壓鑄技術在工業領域所占的比重也越來越大，工藝水準也隨之不斷完善，創造出了更繁多種類、更優良質量的壓鑄合金。其中鎂合金的大量投入使用，更是加快了汽車輕量化進程發展腳步、航空航天領域對于新型結構材料的研究使用，電子電器領域上也加速了設備在輕量化方向改進，減少了油量電能消耗，大幅度提升新能源可利用率，極大的降低了生產成本。應該說鎂合金具有極為寬廣的發展前景，鎂合金壓鑄技術也還有很大的進步空間，著手高性能變形鎂合金加工材料的研究與開發也成了當務之急的發展趨勢。

1、壓鑄技術的目前現狀

壓鑄技術自我國古代活字印刷術問世之際，便隨之應運而生，已經有很長一段歷史了，壓鑄設備也在不斷進化，隨著經濟化進程的不斷發展，如今的壓鑄技術可以完成同批次大量的零部件產品制造，進行快速生產。同時也由于鑄造設備和每次開模的成本過高，因此盡量避免單次壓鑄產品，大部分時候都會選擇壓鑄大批量零件，才能提升利潤額度。但據權威調研機構數據資料顯示，我國的壓鑄件工藝水準相比于發達國家依然具有一定差距，我們的技術提升依然有很長的路要走，品牌化營銷模式推行的也不夠好，比如國外較為成熟的壓鑄技術，我們還需要在規范的壓鑄產業體系建立、質量把控嚴格、價格利潤制定合理、品牌信譽公關力度等多個方面協調提升。

2、鎂合金的目前應用

2.1鎂合金在航空航天領域的應用

鎂合金的耐腐蝕性較弱，但是具有輕量化等特點。第三代戰機之后使用頻率也降低了很多，目前分散化應用于制造轟炸機與運輸機等部件上，例如變速系統殼體與減速機匣等部位，由于輕盈，可以帶動旋翼產生更大升力，是目前最為合適的材料。同時鎂合金也具有油類液體之中使用化學性質較穩定的特性，因此被大幅使用在齒輪機匣、油泵等部位。

2.2 鎂合金壓鑄件在汽車工業領域的應用

鎂合金鑄件具有精度高、延展性強等特點，超優質的物理性能相較于其他合成金屬材料可極大程度滿足人們需求，如表2.1為鎂合金與鋁合金、鋼鐵、塑料等其他材料的物理性能對比。

鎂合金在合金材料中具有密度輕量化的顯著特點，同時，鎂與鐵不容易產生化學反應，鎂與鐵進行壓鑄時，熔化損失少，可大幅度提升壓鑄壽命，單位容量條件下，鎂的熱焓低，壓鑄速率高，并具有減少噪聲、減少振動等優良性能，同時耐磨性和耐腐蝕性也都具有優勢。

2004 年鎂的國際社會產量便已經達到63.40萬噸，最多用于跟鋁合金進行搭配，可大幅度提升壓鑄速率，并每年都在直線遞增，如表2.2所示，世界主要地區三大消費領域耗鎂量的變化情況，主要為鋁合金用鎂、鎂合金壓鑄用鎂、鋼鐵脫硫用鎂等。我們可以依此進行預測，未來鎂合金的應用，會超越鋁合金的應用。

同時也跟隨汽車產業的不斷升級轉型，全世界都在朝著新能源方向發展，節能、環保的理念更加深入人心，汽車輕量化亟待解決，鎂合金在此占有一席之地。主要的汽車零部件對于鎂合金的應用主要有下面四個系列：鎂鋁鋅錳AZ系列，鎂鋁錳AM系列、鎂鋁硅AS系列、美鋁鐵錸AE系列。應用到汽車之中的零部件均為壓鑄件，雖然用鎂成本比用鋁成本高一些，但能夠使整個車身輕量化，耗油耗電量變低，隨之廢氣拍出也變少，同時也具有降噪減振性能。

3、鎂合金壓鑄工藝

對于全部的壓鑄合金而言，傳統壓鑄技術經常會殘留氣體溶解在壓鑄合金內，而后在金屬材料內部產生高壓微孔，分布在壓鑄合金內部，對于壓鑄合金品質產生了極大影響，如果遭遇高溫環境，這些氣體更是會產生膨脹，導致壓鑄合金材料變形與表面鼓包，如果繼續采用傳統的壓鑄方法，依然無法承受高溫環境作業，所以為了彌補這個缺陷，我們需要提升壓鑄件工藝質量，目前有真空壓鑄、充氧壓鑄、半固態金屬流變壓鑄、觸變壓鑄和擠壓鑄造。

3.1 真空壓鑄法

需要在壓鑄過程中通過真空環境，排出腔內氣體，消除殘留氣泡，可以明顯減少溶解氣體，隨之壓鑄件的力學性能與表面質量也得到了大幅度提升;

3.2 充氧壓鑄法

充氧壓鑄法也可以稱之為無氣孔壓鑄，或是PF法。金屬熔化成金屬液進行充型之前，需要在模具中，用氧氣等活性氣體充滿型腔，排出腔內空氣，再注入金屬液，而后同腔內活性氣體接觸，生成金屬氧化物，徹底消除壓鑄件內氣體。

結束語：

目前這些年，我國的鎂合金壓鑄件生產產業具有極大的發展空間，也彰顯出了極大的優勢，但是技術上一直稍有落后，等待我們去探索、開發與應用，我們必須及時更新鎂合金壓鑄設備，完善工藝流程，提高技術上的穩定性，在航空航天、電子機械、通訊生活等多重方面加大鎂合金的應用，從需求端出發，充分推動鎂合金壓鑄業的發展。

參考文獻：

[1] 楊虹，徐靜.鎂合金壓鑄技術的研究現狀[J].鑄造技術，2017，38（04）：749-751+757;

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作者簡介：林占宏（1974-08-），男，漢族，青海大通人，本科，工程師，研究方向為鎂合金壓鑄。