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镁合金铝型材的特征及用途
镁合金是铝型材材料中材质最轻的,而且具有切削性好、强度高等优点,很久以前就希望将其作为环境友好的关键材料;但是,镁合金材质的铝型材具有成本高的缺点,尚不能成为像铝和铁那样的通用金属材料;因此,为了进行镁合金的表面处理,就需要全面的掌握镁合金的特征和用途;
1:镁合金材质铝型材的特征
镁资源在地壳和海水中含量都很丰富,实用的镁合金铝型材因为重量轻、强度高,具有在循环性,很早以前就希望用于汽车、飞机等各种运输机械要求重量特别轻的零部件上;最近几年,镁合金铝型材因具有重量轻且易变薄的优点,广泛使用在笔记本电脑、智能手机、平板电脑、数码相机等移动电子设备的框体和内部零部件上;
但是,镁合金铝型材是金属材料中热力学最活跃的金属,虽然通过合金化可以改善,但是容易腐蚀的说法不绝于口;特别是所谓电偶腐蚀的异种金属接触腐蚀,而且发生点蚀后的力学性能也会变差;
改善金属材料耐腐蚀性的最基本方法就是从材料方面解决(成分和组织的控制)和进行表面处理这两种方法;镁合金从材料方面解决最重要的就是控制杂质(Fe、Co、Ni等电位高的元素),而且是必须判别它们的极限浓度,开发能控制杂质的Mg-Al-Zn合金的制造方法,提高高纯度耐腐蚀镁合金的铝型材生产水平;在某些腐蚀环境(内装部件)中耐腐蚀性较好,而外装部件却在严酷的腐蚀环境下,在解决与异种金属接触腐蚀的同时,需要和其他的金属材料同样进行具有耐腐蚀性的表面处理;与其他金属材料相比,可以说表面处理作用是非常大的;
2:实用化镁合金种类
镁合金铝型材的生产方法有压铸、挤压、轧制(热轧)、锻造等;迄今为止,镁合金与其他金属相比,常作为压铸材料使用,在便携电子器械上多采用Mg-Al-Zn合金AZ91D,几乎都是触变成型材料;在汽车零件上经常使用Mg-Al合金AM60压铸件,其他使用实例比较少;要求耐热性的发动机旋转部件,采用含稀土和Ca的Mg-Al-RE-Ca合金ACM522或Mg-RE-Zr系的AE44、MRI153M等镁合金;
从耐腐蚀性的观点来说,Mg-RE-Zr合金和AZ91D合金具有相同的耐腐蚀性;这是因为生成了含有微量稀土氧化物转化膜和杂质元素;下表为实用化的典型镁合金铝型材材料的种类及其上产方法和特征;在这些镁合金中,今后特别引人关注的是阻燃型镁合金铝型材材料在车辆等需要耐热性零部件较多的运输机械中的适用性;
铝型材材质
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生产方法、用途、性质等
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AZ91D
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压铸、触变成型、双辊铸造:广泛使用的典型镁合金铝型材
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AZ70
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锻造:车轮、相机镜筒
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AZ80
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AM60
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压铸、挤压、压延:具有高强度、高耐腐蚀性
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AZ31
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挤压、压延、双辊铸造、锻造:具有高装饰性
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ACM522
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压铸:耐热性、耐蠕变性
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MRI153
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AZ62+Ca
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压铸:耐热性
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Mg-Li合金
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挤压、压延:超轻量(相对密度1.3~1.5) |
近年来,便携式电子设备的应用实例逐渐增加,从压延性和塑性加工性出发,一般使用如AZ31、AM60等铝含量低的合金;可以将板坯轧制材料、挤压铝型材、双辊带式铸造材料作为压延原料使用;压延一般在一定的压延温度下进行,和采用冷延压的铝、铁相比,需要更多的人力和成本;因此,镁板材的成本高,而且在挤压成型时需要加热,从而进一步增加了成本,这也就成为它应用的一大障碍;除了这些镁合金铝型材,还有正在汽车车轮中使用的AZ70、AZ80等锻造材料;2012年,重量最轻的镁-锂合金板材(相对密度1.3~1.5)已经用于笔记本电脑的外部框架;上述实用镁合金铝型材中压铸件几乎占大部分,其特征和压铸铝型材相同,由于最外层表面容易不均匀,也有脱模剂的残留;因此为了获得足够性能,需要在进行表面处理前去除最外层表面,若不进行这种比较复杂处理工艺就不能得到满意的性能;
即使是压延铝型材残留热轧油也会阻碍表面处理,增加表面处理中铝型材调整工艺(脱脂、碱洗、除灰等)的难度;根据每种镁合金的性能要求,优化处理工艺,选择最佳工艺也很重要;
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