【正文】 鎂鋁合金的生產(chǎn)過程 。 通過學(xué)生對(duì)所論設(shè)備 的 專門、深入、系統(tǒng)的研究，鞏固、擴(kuò)大、加深已有知識(shí)， 培養(yǎng)學(xué)生觀察和分析問題的能力， 做到理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，提高職業(yè)素質(zhì)，為今后從事技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。 1） . 論述 鎂鋁合金的成分、性能及用途 。鎂合金是 21 世紀(jì)最具開發(fā)前 景的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，近年來(lái)的應(yīng)用日益廣泛。s most lightweight structural materials, used widely in recent years. With the green and environmental protection requirements increase, magnesium alloy for its light weight, high strength, more than just high shock absorption, good resistance to electromagic shielding, and so easy to recycle the metal materials from a number of stand out, a wide range of applications in aviation, aerospace, electronics and automobile industries. Currently, the application of magnesium alloy two hot industry is electronics and automotive industry. On the one hand, for the 3C (Computer, Communication, Consumption Electronics Products) products, housing, a gradual replacement of recyclable plastic housing with poor trend。此前所用的電解法煉鎂，雖然潔凈，但生產(chǎn)成本較高。世界鎂的消費(fèi)區(qū)域主要集中在北美和歐洲地區(qū)，其消費(fèi)量約占全球總消費(fèi)量的 3/4。 MgC12陜西科技大學(xué)畢業(yè)論 文（設(shè)計(jì)說明書） 10 我國(guó)目前共有鎂生產(chǎn)企業(yè) 100 余家，全國(guó)的原鎂產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的 66%，是世界上第一大鎂生產(chǎn)國(guó)，同時(shí)也是世界第一大鎂出口國(guó) [1]。 ，尺寸穩(wěn)定，相對(duì)于工程塑料而言，不易因環(huán)境改變而改變。按照國(guó)標(biāo) GB/T51532020的規(guī)定，鎂合金牌號(hào)以英文字母加數(shù)字再加英文字母的形式表示。 鎂合金的分類 一般來(lái)說，鎂合金分類依據(jù)有三種 :合金化學(xué)成份、成形工藝和是否含有錯(cuò)。它也存在耐熱性差這一嚴(yán)重缺點(diǎn)。 系合金 AS 系合金有較好的抗蠕變性能，通常用于工作溫度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)零件， AS4lA(Mg，%， %， %)為典型牌號(hào)，具有較好的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和很好的伸長(zhǎng)率。 :2 變形鎂合金 變形鎂合金通過塑性 加工和熱處理可以獲得比鑄造鎂合金材料更高的強(qiáng)度、更好的延展性、更多樣化的力學(xué)性能，變形鎂合金的分類依據(jù)一般有兩種 :合金成分和是否可熱處理強(qiáng)化。具有較高的耐腐蝕性能，無(wú)應(yīng)力腐蝕傾向，焊接性能良好。 的應(yīng)用 . 鎂合金的四大主要應(yīng)用領(lǐng)域 日前介紹了鎂合金目前的主要應(yīng)用領(lǐng)域 ,主要分四個(gè)方面 : 交通工具上的應(yīng)用 隨 著世界能源危機(jī)、資源危機(jī)與環(huán)境污染問題的日趨嚴(yán)重，節(jié)能和輕量化已成為汽車工業(yè)的重要問題。 電子工業(yè)中的應(yīng)用 鎂合金所具有的優(yōu)異的薄壁鑄造性能及良好的比強(qiáng)度、剛度和抗撞能力，能充分滿足 3C 產(chǎn)品高度集成化、輕薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽、散熱和環(huán)保要求。目前，作為犧牲陽(yáng)極的鎂合金以每年 20％的速度增長(zhǎng)。 圖 1 密排六方晶體材料中滑移系 4． 2 鎂合金的沖壓成形 鎂合金常用的成形方法有壓鑄、半固態(tài)鑄造、擠壓鑄造、擠壓和軋制等 ,其中鎂合金產(chǎn)品的 80 %是通過鑄造方法獲得 [1]?？紤]到實(shí)驗(yàn)的特殊情況，只需設(shè)計(jì)制造三套沖壓模具，即：落料模具、拉深模具和沖孔模具，修邊工序采用手工方式進(jìn)行。 因裝配關(guān)系，手機(jī)外殼是要求外形尺寸的零件，設(shè)計(jì)時(shí)以凹模為基準(zhǔn)件，主要參數(shù)為：凸模園角半徑 Rt＝ 1mm；凹模園角半徑 Ra＝ 2mm；直 邊部分拉深間隙值 C=；轉(zhuǎn)角部分拉深間隙值 C=。對(duì)于 厚的 ZA31B 薄板料，滑塊每分鐘行程數(shù)為 65 次時(shí)是比較合適的。拉深生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用二硫化鉬試劑做潤(rùn)滑劑，有效地減小了坯料與壓邊圈及拉深凹模之間的摩擦 ,增強(qiáng)了金屬的流動(dòng)性 ,防止粘模 ,并保證良好的零件外觀質(zhì)量。 (3) 在曲柄壓力機(jī)上能成功地用 厚的 ZA31B 板料沖壓生產(chǎn)出手機(jī)外殼。另外，鎂合金的半固態(tài)成形作為一種新型鑄造技術(shù)也得到了廣泛的研究與應(yīng)用。鎂合金的熔點(diǎn)和結(jié)晶潛熱都低于鋁合金，壓鑄過程中對(duì)模具沖蝕比鋁合金小，且不易粘型，其模具壽命可比鋁合金件長(zhǎng) 2— 4倍。 鎂合金壓鑄中廣泛采用冷、熱室壓鑄方法。 熔模鑄造 熔模鑄造是目前國(guó)際上較為先進(jìn)的鑄造技術(shù)之一。生產(chǎn)鎂合金薄壁件時(shí)需要預(yù)熱鑄型以便填充薄壁部位，然而預(yù)熱溫度和澆注溫度過高將促進(jìn)鎂合金與鑄型間的反應(yīng)。另外，高密度的泡沫模樣吸收更多的熱量，產(chǎn)生更多的液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物，降低了鎂合金的充型性。另外，添加 Nd、 Th、 Yb、 Sc 和 Mn 等元素可顯著提高變形鎂合金的耐蝕性。液壓機(jī)和低速機(jī)械壓力機(jī)是其模鍛的常用設(shè)備。 鎂合金熱軋時(shí)，一方面要保證鑄態(tài)組織得到充分變形，達(dá)到改善組織的目的，因此要有一定的變形量；另外，由于多晶鎂合金滑移系少，晶粒不易產(chǎn)生宏觀屈服而易在晶界產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，合金很容易發(fā)生晶間斷裂。目前，采用高應(yīng)變速率超塑性成形和低溫超塑性成形獲得細(xì)小晶粒。 電磁攪拌法 利用電磁 感應(yīng)在凝固的金屬液中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在外加磁場(chǎng)的作用下促使金屬固液漿料激烈地?cái)噭?dòng)，使傳統(tǒng)的枝晶組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵ЫM織。 化學(xué)晶粒細(xì)化法 是近幾年開發(fā)的新方法。陜西科技大學(xué)畢業(yè)論 文（設(shè)計(jì)說明書） 26 但是，無(wú)論是流變成形還是觸變成形，工藝流程較長(zhǎng)，鑄件工藝成本相對(duì)較高。 總之，鎂合金作為一種新型的工程材料，滿足了人們對(duì)能源和環(huán)境保護(hù)的要求，正受到世界各國(guó)政府和研究機(jī)構(gòu)的高度重視。 未來(lái)的發(fā)展方向 節(jié)能環(huán)保推動(dòng)鎂合金應(yīng)用空間更趨廣闊 鎂鋁合金的應(yīng)用及其成型工藝研究 27 27 進(jìn)入 21 世紀(jì)，資源和環(huán)境已成為人類可持續(xù)發(fā)展的首要問題。鎂合金行業(yè)正處于快速增長(zhǎng)期的初級(jí)階段。鎂合金與塑料不同，鎂合金在再生利用的同時(shí)不降低機(jī)械性能，而塑料很難在不降低機(jī)械性能的前提下再生使用。特別是近年來(lái)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)提出了關(guān)于環(huán)境管理的 ISO14000 系列標(biāo)準(zhǔn)后，推動(dòng)著綠色制造的研究和應(yīng)用更加活躍。在畢業(yè)論文完成期間，劉老師一直給我們指引，提供資源搜索途徑，以及畢業(yè)論文的各個(gè)注意事項(xiàng)。 由于鎂合金密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、兼有良好的阻尼減震和電磁屏蔽性能；同時(shí)易于加工成型、廢料容易回收；作為電子裝置，如移動(dòng)通信、手提計(jì)算機(jī)等的殼體結(jié)構(gòu)件，可以代替塑料以滿足產(chǎn)品的輕、薄、小型化，高集成度等要求。 3C 行業(yè)鎂合金與傳統(tǒng) 3C產(chǎn)品使用的外殼材料相比具有輕量化、剛性高、減振性好、無(wú)磁、散熱、可回收等優(yōu)點(diǎn)。 汽車行業(yè)汽車行業(yè)是鎂合金應(yīng)用量最大、增長(zhǎng)速度最快的領(lǐng)域，全球主要汽車生產(chǎn)企業(yè)，如豐田、通用、奔馳、寶馬、本田等均在大力研 發(fā)鎂合金汽車部件。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，有些金屬（如銅、鉛、鋅）只能持續(xù)幾十年，有些（如鋁、鐵）也只能夠使用一百年到三百年。鎂合金的研制、開發(fā)和應(yīng)用符合我國(guó)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，可以充分發(fā)揮我國(guó)的鎂資源優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)鎂合金應(yīng)用開發(fā)，將鎂資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，相信隨著科學(xué)技 術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鎂合金各種性能將會(huì)得到進(jìn)一步完善，它也必將為人類社會(huì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。 存在的問題及前景展望 近年來(lái)，鎂合金應(yīng)用逐年提高，但一些尚待解決的問題使得鎂合金的廣泛生產(chǎn)受到限制。據(jù)報(bào)道，挪威 NorskHydro公司已經(jīng)通過化學(xué)晶粒細(xì)化法與特殊的凝固條件結(jié)合制備了鎂合金 AZ91 的細(xì)晶粒鑄錠。該方法在很大程度上克服了機(jī)械攪拌的缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)連鑄，生產(chǎn)效率高，是目前工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。 半固態(tài)成形 鎂鋁合金的應(yīng)用及其成型工藝研究 25 25 半固態(tài)成形技術(shù)，是在金屬凝固過程中，將結(jié)晶過程控制在固 — 液兩相共存溫度，并通過劇烈攪拌破碎枝晶組織，從而獲得一種金屬母液中懸浮一定固相成分的固 — 液 ?昆合漿料，再采用壓鑄、模鍛等成形加工工藝進(jìn)行的金屬成形技術(shù)。鎂合金板材在軋制以后一般要進(jìn)行退火及熱處理，加工組織發(fā)生再結(jié)晶。包括帶凹角和暗槽的型材，大直徑和變截面厚度的薄壁管等難加工的產(chǎn)品。因此，變形溫度是重要參數(shù)，同時(shí)變形速率和應(yīng)力狀態(tài)也是重要的考慮因素。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論 文（設(shè)計(jì)說明書） 24 變形鎂合金 變形鎂合金不同于鑄造鎂合金的液態(tài)成形，而是通過在 300℃ — 500℃ 溫度范圍內(nèi)擠壓、軋制、鍛造的方法固態(tài)成形。 消失模鑄造 消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新型鑄造技術(shù)，它具有許多的優(yōu)點(diǎn)，如，型砂不需要粘結(jié)劑、鑄件落砂及砂處理系統(tǒng)十分簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)；鑄件沒有分型面及起模斜度，可使鑄件的結(jié)構(gòu)高；加工裝配時(shí)間減少，鑄件成 本可下降 10％ — 30％等等。目前它已用于生產(chǎn)鋁合金甚至鎳基超合金。鎂合金熱室壓鑄機(jī)是目前國(guó)外使用數(shù)量最多的鎂合金壓鑄專用設(shè)備，具 鎂鋁合金的應(yīng)用及其成型工藝研究 23 23 有生產(chǎn)效率高，澆注溫度低，注型壽命長(zhǎng)，易實(shí)現(xiàn)熔體保護(hù)等特點(diǎn)。鎂合金鑄件的加工性能優(yōu)于鋁合金鑄件，鎂合金件 的切削速度可比鋁合金件提高 50％，加工耗能比鋁合金件低 50％。目前， 90％以上的鎂合金產(chǎn)品是壓鑄成形的。 根據(jù)成形工藝的不同，鎂合金材料主要分為鑄造鎂合金和變形鎂合金兩大類。雖然有拉深力、壓邊力、模具園角、拉深間隙、拉深速度、模具溫度、坯料溫度等許多影響因素，且各個(gè)因素之間還相互作用，但從實(shí)際的拉深成形實(shí)驗(yàn)過程看，溫度是最關(guān)鍵的影響因素。當(dāng)鎂合金溫度高于 400℃ 時(shí) ,由于晶粒長(zhǎng)大反而使其塑性 鎂鋁合金的應(yīng)用及其成型工藝研究 21 21 降低 ,不利于板材的拉深成形，同時(shí)還容易產(chǎn)生氧化腐蝕 ,因而坯料的溫度范圍應(yīng)選定在室溫至 400℃ 這個(gè)區(qū)間。 表 1 使用的鎂板材料的化學(xué)成分 使用曲柄壓力機(jī)的主要參數(shù) （ 1）公稱壓力： 1000KN （ 2）滑塊行程： 20— 100mm （ 3）滑塊每分鐘行程數(shù)： 65 次 /分鐘 （ 4）連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度： 85mm （ 5）封閉高度（ 最大值）： 320mm （ 6）滑塊中心至機(jī)身距離： 325mm （ 7）工作臺(tái)尺寸（前后 左右）： 600800mm （ 8）工作臺(tái)孔尺寸（前后 左右）： 320400mm （ 9）工作臺(tái)板厚度： 100mm （ 10）工作臺(tái)板孔直徑： φ160mm （ 11）滑塊底面尺寸（前后 左右）： 260340mm （ 12）模柄固定尺寸： φ6080mm （ 13）電機(jī)功率： （ 14）轉(zhuǎn)速： 720 轉(zhuǎn) /分鐘 沖裁生產(chǎn)實(shí)驗(yàn) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論 文（設(shè)計(jì)說明書） 20 AZ31B 鎂板在室溫下的沖裁性能比較好，實(shí)驗(yàn)時(shí)用落料 模具和沖孔模具進(jìn)行落料、沖孔實(shí)驗(yàn)時(shí)制件的環(huán)狀毛刺很小，稍加修整去刺即可。 模具結(jié)構(gòu)的選取 此次制做的沖壓模具是用來(lái)做實(shí)驗(yàn)的，為簡(jiǎn)化沖壓模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、縮短模具的制做周期，設(shè)計(jì)時(shí)采用了帶導(dǎo)向系統(tǒng)的單工序模具結(jié)構(gòu)以便于調(diào)整。 在沖壓成形工藝中，拉深成形最為復(fù)雜，難度 也較大。維恩克科技 (WINCA)公司可用鑄造法和擠 壓法生產(chǎn)鎂合金 D 形、梯形、球形、圓柱形、半球形等各種規(guī)格的犧牲陽(yáng)極。國(guó)內(nèi)已經(jīng)建立起了一批專門生產(chǎn) 3C 產(chǎn)品專用鎂合金部件的企業(yè)，如青島金谷鎂業(yè)公司、長(zhǎng)春華禹鎂業(yè)公司和富士康公司等。重慶鎂業(yè)科技股份有限公司目前已研制出 10 余種摩托車鎂合金壓鑄件和擠壓鑄造鎂合金輪轂，并組裝了鎂合金用量為 14kg 的隆鑫LX150 摩托車，開創(chuàng)了我國(guó)摩托車大量采用鎂合金的先例。 系合金 該系列合金包括 ZK60(MB15)、 ZK61， MB18， MB21 等，此類合金的塑性中等，室溫下拉伸屈服強(qiáng)