【正文】 費(fèi)比較嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定等。因此，急需以新技術(shù)和先進(jìn)裝備改造和提升鎂冶煉；以科學(xué)發(fā)展觀，全面創(chuàng)新，提升皮江法鎂冶煉產(chǎn)業(yè)水平，建立科技型、環(huán)保型、效益型的機(jī)械化、自動(dòng)化的 “ 新型鎂冶煉示范企業(yè) ” 。在鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略上做到完善宏觀戰(zhàn)略決策體系，建立鎂及鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)選擇與動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制；建立經(jīng)濟(jì)、科技部門信息共享機(jī)制，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)政策和投資機(jī)制之間的協(xié)調(diào)；實(shí)施知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，加速國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定與推廣，加速標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化；加強(qiáng) “ 官產(chǎn)學(xué)研 ”長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 協(xié)調(diào)合作，充分發(fā)揮 人的創(chuàng)造力，培養(yǎng)多層次高素質(zhì)創(chuàng)新人才；重視國(guó)際合作，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，突出區(qū)域比較優(yōu)勢(shì)，培育高新技術(shù)型產(chǎn)業(yè)集群和增長(zhǎng)級(jí)。鎂合金現(xiàn)階段的應(yīng)用前景 ,是做為工業(yè)品外殼取代塑料。 鎂合金在汽車上的應(yīng)用： 鎂合金壓鑄件具有重量輕、延伸率高 ,減震性能強(qiáng)、屏蔽性能好、易加工、易回報(bào)等諸多優(yōu)良特性 ,以及良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 ,目前已被發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛用于汽車儀表板、座椅支架、變速箱殼體、方向操縱系統(tǒng)部件、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、車門、框架、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零部件上。 ② 比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼 ,比剛度接近鋁合金和鋼 ,能夠承受一定的負(fù)荷。 ④ 具有良好的阻尼系數(shù) ,減振量大于鋁合金和鑄鐵 ,其殼體可降低噪聲制作座椅、輪圈可減少振動(dòng) ,提高汽車的安全性和舒適性。 鎂合金在 3C 產(chǎn)品上的應(yīng)用： 3C產(chǎn)品是當(dāng)今全球發(fā)展最快速的產(chǎn)業(yè) ,與傳統(tǒng) 3C產(chǎn)品所使用的材料相比 ,鎂合金優(yōu)越性表現(xiàn)在 : ① 輕量化 :比重為鋁合金的 2/3,鋅合金的 1/4,為塑料的 115倍 。 ② 剛性較高 :比剛性與鋁合金、鋅合金相近 ,但為一般塑料的 10 倍 ,在強(qiáng)度上優(yōu)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 于塑料材料。 ④ 電磁波絕緣性佳 :其本身為金屬 ,屬良導(dǎo)體 ,可以直接扮演電磁遮蔽的角色 ,而塑料材料需要另做導(dǎo)電處理 [7]?？紤]到筆記本電腦等產(chǎn)品的散熱需求 ,鎂合金外殼傳熱快 ,自身又不容易發(fā)燙 ,無疑是極佳的選擇。 ⑦ 質(zhì)感極佳 :鎂合金產(chǎn)品的外觀及觸摸質(zhì)感佳。由于鎂合金成型的優(yōu)良率與產(chǎn)品品質(zhì) ,鎂合金的板片制造、成型加工與表面處理將成為主流技術(shù)。鎂合金還可以有效地保護(hù)手機(jī)屏幕 ,手機(jī)廠商已經(jīng)自發(fā)形成了對(duì)鎂合 金的需求 [8]。這一構(gòu)成使新的鎂合金既具有高強(qiáng)度又富有延展性 ,在橫截面積為 1mm2的新型鎂合金絲上掛 60kg的重物不會(huì)變形 ,強(qiáng)度至少是以往鎂合金的 215 倍 ,為目前強(qiáng)度最高的鎂合金 ,其耐熱強(qiáng)度是目前鎂合金的 2 倍以上；且極易加工。這種鎂合金完滿解決了以往鎂合金的高強(qiáng)度和延展性不可兼顧之問題 ,預(yù)計(jì)除廣泛用于家電產(chǎn)品外 ,還將在機(jī)器人、人造衛(wèi)星等要求材料既輕又結(jié)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)揮巨大威力。日本長(zhǎng)岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)開發(fā)出一種耐熱性能優(yōu)良、易于加工的鎂合金 ,在鎂中添加了鈣、稀土類元素以及鋅等成分 ,鈣和稀土類元素提高了材料的耐熱性 ,鋅增加了其柔軟性。 MgAlSi(AS)系合金是德國(guó)大眾汽車公司開發(fā)的壓鑄鎂合金 [9]。但 AS 系鎂合金由于在凝固過程中會(huì)形成粗大的漢字狀 Mg2Si 相 ,損害了鑄造性能和機(jī)械性能。 （ 3）阻燃鎂合金 鎂合金在熔煉澆鑄過程中易發(fā)生劇烈的氧化燃燒 ,有效的阻燃方法是使用熔劑保護(hù)法和 SF SO CO Ar 等氣體 ,但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染 ,并降低合金性能 ,增大設(shè)備投資。與市售FRP(強(qiáng)化塑料 )產(chǎn)品相比 ,重量大約可減輕 25%。阻燃性鎂合金將引燃溫度比普通情況下提高了 200～ 300℃ ,通過增強(qiáng)其著火燃料性 ,提高了安全性。原因是大尺寸、特性良好的擠壓材料和壓延材料制造技術(shù)本身尚未完成 ,以及鎂合金延展性差 ,很難利用塑性加工直接將其做成大尺寸的復(fù)雜形狀。 （ 4） 耐蝕鎂合金 鎂合金的耐蝕性問題可通過兩個(gè)方面來解決 : ① 嚴(yán)格限制鎂合金中的 Fe、 Cu、 Ni 等雜質(zhì)元素的含量。 ② 對(duì)鎂合金進(jìn)行表面處理。如經(jīng)化學(xué)鍍的鎂合金 ,其耐蝕性可超過不銹鋼。因此 ,開發(fā)變形合金 ,是其未來更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。采用快速凝固 (RS)+粉末冶金 (PM)+熱擠壓工藝開發(fā)的MgAlZn系 EA55RS變形鎂合金 ,成為迄今報(bào)道的性能最佳的鎂合金 ,性能不僅大大超過常規(guī)鎂合金 ,比強(qiáng)度甚至超過 7075 鋁合金 ,且具有超塑性 (300℃ ,436%),腐蝕速率與 2024T6 鋁合金相當(dāng) ,還可同時(shí)加入 SiCp 等增強(qiáng)相 ,成為先進(jìn)鎂合金材料的典范。英國(guó)開發(fā)出 MgAlB 擠壓鎂合金 ,用于核反應(yīng)堆燃料罐。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 合金元素對(duì)鎂合金組織和力學(xué)性能的影響 鎂合金主要化學(xué)成分 目前國(guó)外在工業(yè)中應(yīng)用較廣泛的鎂合金是壓鑄鎂合金，主要有以下 4個(gè)系列： AZ系列 MgAlZn； AM 系列 MgAlMn； AS 系列 MgAlSi 和 AE 系列 MgAlRE。變形鎂合金有 MgMn、 MgAlZn 和 MgZnZr。鎂合金熱處理采用與鋁合金同樣的系統(tǒng)標(biāo)示 [12]。 合金 Al Zn Mn Si Cu Ni Fe Mg AZ31B （最小 ) （最大） （最大） （最大） （最大） 其余 AZ61A （最?。? （最大） （最大） （最大） （最大） 其余 AZ80A (最小 ) （ 最大） （最大） （最大） （最大） 其余 M1A （最大） （最大） （最大） 其余 ZK60A ~ （最?。? 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 合金元素對(duì)合金組織和力學(xué)性能的影響 合金元素對(duì)鎂合金的組織和性能有著重要影響，鎂合 金的主要合金元素有 Al、Zn 和 Mn等，有害元素有 Fe、 Ni 和 Cu等 [13]（見圖 12） 圖 12 合金元素對(duì)鎂合金的組織和性能的影響 (1) 鋁 在固態(tài)鎂中具有較大的固溶度，其極限固溶度為 ％，而且隨溫度的降低顯著減少，在室溫時(shí)的固溶度為 ％左右。但是， Mg17Al12 在晶界上析出會(huì)降低抗蠕變性能。在鑄造鎂合金中鋁含量可達(dá)到 7％～ 9％，而在變形鎂合金中鋁含量一般控制在 3％～ 5％。但是，應(yīng)力腐蝕敏感性隨鋁含量的增加而增加。鋅可以提高鑄件的抗蠕變性能。原則上鋅含量一般控制在 2％以下。 表 33 合金元素對(duì)鎂合金性能的影響 元素 熔煉及鑄造性質(zhì) 力學(xué)性能 腐蝕性能 Ag 在同時(shí)加入稀土?xí)r改善高溫抗拉和蠕變性能 對(duì)腐蝕不利 Al 改善鑄造新年更，有 提高強(qiáng)度，低溫下（＜ 提高耐腐蝕行，增加長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 形成顯微疏松的傾向 120℃）沉淀硬化，對(duì)蠕變性能不利 應(yīng)力腐蝕敏感性 Be 在很低濃度時(shí)，可明顯降低熔體表面的氧化，導(dǎo)致晶粒粗大 Ca 有效地晶粒細(xì)化作用，可抑制熔融金屬的氧化 改善蠕變性能 對(duì)腐蝕不利 Cu 易形成金屬玻璃的合金系，改善組造型能 對(duì)腐蝕不利，必須限制 Fe 鎂與低碳鋼幾乎不反應(yīng) 對(duì)腐蝕不利，必須限制 Li 增大蒸發(fā)及燃燒危險(xiǎn)，只能在有保護(hù)的及密封的爐中熔煉 降低密度，增加延性 降低耐腐蝕行，鎂鋁鋅合金在空氣中也產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕 Mn 以沉淀 FeMnAl 化合物來控制鐵含量，細(xì)化 沉淀產(chǎn)物 提高韌性，增大蠕變抗力 由于控制鐵的作用而提高耐腐蝕性，過量的錳則增加腐蝕速度 Ni 易形成非晶態(tài)的合金系 對(duì)腐蝕不利，必須限制 RE 改善鑄造性能，減少顯微縮松，細(xì)化晶粒 在室溫下和高溫下古榕強(qiáng)化和沉淀硬化，改善高溫抗拉及蠕變性能 提高耐蝕性，提高應(yīng)力腐蝕敏感性 Si 降低鑄造性能，與許多其他合金元素形成穩(wěn)定的硅化物，與鋁、鋅及銀相容，弱的晶粒細(xì)化劑 改善蠕變性能 有害 Th 抑制顯微縮松 改善高溫抗拉及蠕變性能，改善延性最有效 Y 晶粒細(xì)化作用 改善高溫抗拉及蠕變性能 改善腐蝕行 為 Zn 增加溶體流動(dòng)性，弱的晶粒細(xì)化劑，有形成顯微縮松和熱裂的傾向 沉淀硬化，改善室溫強(qiáng)度，如不加入 Zr則有脆化及熱脆傾向 較小影響，增加應(yīng)力腐蝕敏感性 Zr 最有效的晶粒細(xì)化劑，與硅鋁錳不相容，從熔體中清除鐵鋁硅 改善室溫下抗拉強(qiáng)度 提高耐蝕性，降低應(yīng)力腐蝕敏感性 (3) 錳 在鎂中的極限溶解度為 ％。錳略微提高合金的熔點(diǎn)，在含鋁的鎂 合金中可形成 MgFeMn 化合物，可提高鎂合金的耐熱性。 (7) 稀土元素 常用的稀土元素 (RE)有 Y和混合稀土 (MM)，混合稀土包括 Ce、 Pr、 La、 Nd 等。稀土元素可顯著提高鎂合金的耐熱性，細(xì)化晶粒，減少顯微疏松和熱裂傾向，改善鑄造性能和焊接性能，一般無應(yīng)力腐蝕傾向，其耐蝕性不亞于其它 鎂合金。合金元素對(duì)鎂合金性能的影響見表 33。 MgAlZn 合金組織成分常常出現(xiàn)晶內(nèi)偏析現(xiàn)象，先結(jié)晶部分含 Al量較多，后結(jié)晶部分含 Mg 量較多。 另外，由于冷卻速度的差異，導(dǎo)致壓鑄組織表層組織致密、晶粒細(xì)??；而心部組織晶粒 比較粗大。研究表明，隨 AZ91D 壓鑄件厚度的增加，鑄件的抗拉強(qiáng)度及蠕變抗力下降。 主要是改善鋼和合金的 塑性 和韌性，為 沉淀硬化 處理作好準(zhǔn)備等。 固溶與時(shí)效處理 固溶熱處理 ： 指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到 過飽和固溶體 的熱處理工藝。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時(shí)效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時(shí)效 ，有些必須人工時(shí)效。比如 LY11和 LY12， 40 度以下自然時(shí)效可以得到高的強(qiáng)度和耐蝕性，對(duì)于 150℃ 以上工作的 LY12和 125250℃ 工作的 LY6鉚釘用合金則需要人時(shí)效。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 對(duì)于一般 鎂 合金，自然時(shí)效時(shí)，屈服強(qiáng)度稍低而耐蝕性較好，采用人 工 時(shí)效時(shí)，合金屈服強(qiáng)度較高而伸長(zhǎng)率和耐蝕性都降低。 稀土鎂合金 稀土鎂合金的發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）稀土耐熱鎂合金 目前世界各國(guó)含稀土鑄造鎂合金已占牌號(hào)總數(shù)的 50%以上 ,稀土鎂合金中稀土金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在 %～ 3%。大多數(shù)鎂稀土合金形成共晶反應(yīng) ,并且由于晶間熱穩(wěn)定性高的化合物存在 ,使 Mg2RE合金具有良好的蠕變性能 ,在 200℃～ 250℃時(shí)仍具有良好的抗蠕變性能。 （ 2） 稀土阻燃鎂合金 最近有研究人員在鎂合金中通過添加稀土 La、 Ce和混合稀土來提高起燃溫度進(jìn)行了研究。國(guó)內(nèi)研制開發(fā)的 Mg2Be2RE 稀土鎂合金 ,其著火點(diǎn)可提高 250℃ ,且力學(xué)性能與 AZ91D 相當(dāng) ,是一 種很實(shí)用的阻燃鎂合金?！兑谩防顏唶?guó)等人針對(duì)Mg2Zn2Zr 系合金加入稀土 Y做了大量工作 ,得出在 Mg2Zn2Zr系合金中添加 w(Y)=%,可使合金抗拉強(qiáng)度有較大提高 ,并認(rèn)為 Y 可在合金中起變質(zhì)作用 ,改善合金的金相組織 ,同時(shí)在擠壓工藝條件下 ,能在合金內(nèi)產(chǎn)生大量彌散細(xì)小的 Y2Zn 和 Mg2Y 相 ,彌散強(qiáng)化合金 ,同時(shí)產(chǎn)生亞晶組織。還有研究表明 ,在鎂合金采用熔劑精煉過程中常常引入氯化物 ,氯化物會(huì)污染鎂合金液 ,破壞合金表面的保護(hù)膜 ,形成微電池效應(yīng)并造成坑蝕 ,增大合金表面的腐蝕速率 ,同時(shí)加劇吸氣。清華大學(xué)鄭偉超等人針對(duì) AZ91合金試驗(yàn)后 ,認(rèn)為添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的混合稀土可降低AZ91D 合金 Cl 元素含量至 106 級(jí) ,添加 稀土能將 Cl 元素限制在較低水平 ,從而提高鎂合金的抗腐蝕作用 [19]。在我國(guó) ,高性能的稀土鎂合金以前主要應(yīng)用于航空航天、導(dǎo)彈等軍工領(lǐng)域 ,但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 ,現(xiàn)在軍工和民用領(lǐng)域均有了較大拓展。中航與有色金屬總公司聯(lián)合研制的稀土高強(qiáng)鎂合金 BM25 已代替部分中強(qiáng)鋁合金 ,在殲擊機(jī)上獲得應(yīng)用。而稀土鎂合金的應(yīng)用使產(chǎn)品的開發(fā)范圍大大拓寬。在石油化工中，由于鎂對(duì)燃料、礦物油和堿等具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，故所開發(fā)的阻燃耐蝕稀土鎂合金可用來制造、保存和運(yùn)送這類液體的導(dǎo)管、箱體和貯罐由于稀土鎂合金具有較好的生 物相容性和無毒性，故有望用作為人工骨接材料，代替現(xiàn)有金屬夾具，從而減少病人第二次取出夾具的手術(shù)，這又將開辟一個(gè)新的應(yīng)用天地。因此，研究開發(fā)稀土鎂合金在我國(guó)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì) ,合理利用稀土資源，開發(fā)含稀土的高強(qiáng)、耐熱、耐蝕性能鎂合金，不但 能進(jìn)一步增加鎂合金材料在汽車工業(yè)、通訊電子業(yè)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 等行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，也可促進(jìn)鎂合金材料在新領(lǐng)域中的進(jìn)一步開發(fā)和利用，也為稀土材料的應(yīng)用開辟出十分廣闊的領(lǐng)域。在變形鎂稀土合金方面的研究還很不足，稀土合金化作用的研究在國(guó)際上還不成熟 ,其作用機(jī)制也還存在爭(zhēng)論，輕稀土與重稀土元素產(chǎn)生交互作用、稀土與雜質(zhì)元素的交互作用，抑制元素的偏析、凈化與變質(zhì)作用 ,以及 GP 區(qū)的形成，沉淀硬化和析出強(qiáng)化等都有待進(jìn)一步深入研究。進(jìn)一步開發(fā)使稀土成為主加元素，并研究稀土元素與鎂合金及其他元素 (如 C