镁合金

以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3左右），比强度高，

镁合金

弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。

在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。

镁合金的特点

其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。

应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。

镁合金铸件1

镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。

在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。

镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。 镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。

镁合金铸件2

镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。

镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。

镁合金应用

镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。

镁合金铸件3

镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此零件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。例如，B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤，挤压件90公斤，铸件超过200公斤。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件，如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土资源丰富，已于70年代研制出加钇镁合金，提高了室温强度，能在300°C下长期使用，已在航空航天工业中推广应用。

目前，镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。

(1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。

镁合金铸件4

(2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。 根据有关研究，汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重，汽车自重每减轻10%，其燃油效率可提高5%以上；汽车自重每降低100 kg，每百公里油耗可减少0.7 L左右，每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g，年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。

手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的支撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。

在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。

电磁波屏蔽性：镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。

在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低噪音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。

合金名称 特征 应用范围 AZ91D 强度高且耐腐蚀性好 电器产品的壳体等 AM60B 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等 AM50A 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等 AS41B 抗蠕变性能好 汽车上的减速箱等

机械加工性能：镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。 表：各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1) 金属名 切削阻力 镁合金 1.0 铝合金 1.8 黄铜 2.3 铸铁 3.5

耐凹陷性好：镁合金与其他金属相比抗变形力大，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。

对振动、冲击的吸收性：由于镁合金对振动能量的吸收性能好，使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外，冲击能量吸收性能好，比铝合金具有更好的延伸率的镁合金，受到冲击后，能吸收冲击能量而不会产生断裂。

再生：镁合金与塑料不同，它可以简单地再生使用且不降低其机械性能，而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。镁合金与其他金属相比，熔点低，比热小，在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。 表：各种材料的物理性质比较

材料名 密度 熔点 导热系数 抗拉强度 屈服点 延伸率 比强度 杨氏模量

(g/cm3) (℃) (W/Mk) (MPa) (MPa) (%) (GPa)

镁合金(触变成形)

AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45 AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45 铝合金 (压铸成形)

380 2.70 595 100 315 160 3 117 71 钢铁

碳素钢 7.86 1520 42 517 400 22 66 200 塑料

ABS 1.03 90(Tg) 0.2 35 * 40 34 2.1 PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 8 5 6.7

镁合金的种类

按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。 1、合金名称

镁合金的合金名称是以主要添加合金元素及其百分比来取名。 2、主要合金的成分(ASTM规格)

合金名称 Mg Al Zn Mn Si Cu Ni Fe AZ91D bal. 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 ≤0.05 ≤0.025 ≤0.001 ≤0.004 AM60B bal. 5.6-6.4 ≤0.20 0.26-0.5 ≤0.05 ≤0.008 ≤0.001 ≤0.004 AM50A bal. 4.5-5.3 ≤0.20 0.28-0.5 ≤0.01 ≤0.008 ≤0.001 ≤0.004 AS41B bal. 3.7-4.8 ≤0.10 0.35-0.60 0.6-1.4 ≤0.015 ≤0.001 ≤0.0035

镁合金专利技术集:

１、电弧炉一步法冶炼稀土硅铁镁合金的工艺方法 ２、铝、镁合金的固溶或均匀化热处理方法 ３、镁合金的表面处理方法 ４、镁合金加工专用模具组 ５、镁合金在喷灌设备上的应用

６、镁合金在制做合金门窗及其型材方面的应用 ７、耐热阻燃压铸镁合金及其熔炼铸造工艺

８、镁合金锻造成型新工艺 ９、镁合金的熔炼方法

镁合金雕刻板

１０、含有铝的镁合金用化成处理液、高耐蚀性表面处理镁合金制品及其制造方法 １１、高耐腐蚀性表面处理镁合金制品及其制造方法 １２、铝镁合金电缆桥架型材 １３、铝镁合金电缆桥架

１４、披覆有色彩薄膜的镁合金产品 １５、铝镁合金电缆桥架型材

１６、笔记本电脑铝镁合金外壳碳纤维的补强制法 １７、高强度镁合金及其制备方法 １８、镁合金专用水平连铸机 １９、一种镁合金生产工艺

２０、一种镁合金熔炼阻燃保护的方法 ２１、镁合金表面处理工艺 ２２、镁合金表面处理方法

２３、镁合金的表面处理方法及镁合金构件 ２４、镁及镁合金环保型阳极氧化电解液及其应用 ２５、一种用于制备镁合金锭料的方法 ２６、一种镁合金粒的制备方法及其产品 ２７、镁合金薄壁铸造的压铸方法

２８、含ｍｇ２ｓｉ强化相镁合金的组织细化熔铸工艺 ２９、汽车用多元耐热镁合金及其熔铸工艺 ３０、一种制备超细晶粒组织变形镁合金的方法 ３１、低成本耐热镁合金

３２、镁合金凝固过程表面合金化工艺 ３３、模铸镁合金

３４、低热裂倾向性固溶强化高强度铸造镁合金 ３５、低热裂倾向性高强度压铸镁合金 ３６、镁合金成形品及其制造方法

镁合金产品

３７、用湿式喷砂机处理镁合金表面的方法 ３８、镁合金精炼剂及生产方法

３９、镁合金成形品的涂覆结构及涂覆方法、以及该涂覆结构作为外包装部件的应用 ４０、镁合金屑专用铣床

４１、一种电磁泵充型的镁合金低压铸造系统 ４２、镁合金屑数控专用铣床 ４３、大跨距铝镁合金桥架型材 ４４、铝镁合金防腐涂层

４５、下流式高纯度镁和镁合金熔炼坩锅 ４６、压流式高纯度镁和镁合金熔炼坩锅

４７、通过加钙－镁合金从熔融铅中除去铋的方法

４８、基于酰胺的防冻剂浓缩物以及用于保护镁和镁合金的含这些浓缩物的冷却剂组合物 ４９、镁和／或镁合金制部件的制造方法 ５０、镁合金压铸机熔炉结构

５１、无助熔镁合金废料回收炉结构及其回收系统

５２、用于镁合金的化学转化试剂、表面处理方法和镁合金基质 ５３、抗蠕变镁合金

５４、镁合金散热器片及其制造方法 ５５、镁合金安全气囊方向盘骨架

５６、一种含ｎｄ－ｓｒ铸造镁合金及其制备方法 ５７、一种用于镁合金的复合阻燃变质工艺

５８、镁合金表面多元复合氧化物膜的氧化处理方法 ５９、镁合金消失模铸造阻燃涂料及其制备方法 ６０、锌铝铜镁合金丝

６１、镁合金表面复合陶瓷质膜和生成方法 ６２、废镁合金真空回收工艺及设备 ６３、镁合金固态冲压成型工艺方法

６４、炉内加热固态扩散镁或镁合金制品表面合金化方法 ６５、一种新型耐蚀锌基稀土铝镁合金负极材料

６６、镁合金安全帽或头盔及其制备方法 ６７、具有高耐蚀性的镁合金和镁合金元件 ６８、一种倾转式镁合金熔炼炉浇注装置 ６９、高延展性镁合金材料的制造方法

７０、镁合金无铬化学转化膜制备方法及所用成膜溶液 ７１、强韧阻燃镁合金

７２、用镁及镁合金造粒的方法 ７３、一种镁合金的制备方法

７４、镁合金轮毂压力铸造装置及其方法

７５、一种铸造轮毂的镁合金及其熔炼与成型方法 ７６、一种镁合金用细化剂及其制备方法 ７７、镁合金金属型铸造涂料及制备方法 ７８、镁合金除铁熔剂及其生产方法 ７９、镁合金熔炼炉

８０、镁合金废旧料再生工艺 ８１、镁合金超声波阳极氧化方法 ８２、铜镁合金绞线的制造方法

８３、高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺 ８４、流动性优异的镁合金及其材料

８５、热轧用镁合金板的制造方法及镁合金的热轧方法 ８６、镁合金板材加工方法及专用装置 ８７、镁合金上化学镀镍的方法

８８、镁合金专用泡沫陶瓷过滤器制备方法 ８９、镁合金表面均匀聚苯胺薄膜的制备方法 ９０、大型重熔镁及镁合金产品防止收缩裂纹的方法 ９１、镁合金除硅熔剂及生产方法

９２、镁合金型材毛坯、其连续铸造方法及连续铸造装置 ９３、一种镁及镁合金锭的浇注方法 ９４、用于摩托车发动机上的镁合金左后盖

９５、除涂层的方法、制备再生镁合金的方法和再生涂料的方法 ９６、用于摩托车发动机上的镁合金左前盖 ９７、用于摩托车发动机上的镁合金右曲轴箱盖 ９８、镁合金板材热冲压装置 ９９、一种镁及镁合金锭的浇注设备

１００、卧式冷室镁合金压铸机

目前，全国六大镁合金基地建设已经初具规模，形成了重庆——镁合金汽车、摩托车制造，青岛——信息和通信产品开发，上海——汽车工业应用，深圳——镁合金压铸设备，辽宁——氧化镁及镁矿开发，宁夏——盐湖镁资源开发布局。

镁合金的防腐蚀方法

1．化学转化处理

镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。

传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。 有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。

化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。 2．阳极氧化

阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。

传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。优良的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。

一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X射线衍射相结构。

但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。 3．金属涂层

镁及镁合金是最难镀的金属，其原因如下：

（1）镁合金表面极易形成的氧化镁，不易清除干净，严重影响镀层结合力；

（2）镁的电化学活性太高，所有酸性镀液都会造成镁基体的迅速腐蚀，或与其它金属离子的置换反应十分强烈，置换后的镀层结合十分松散；

（3）第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的电化学特性，可能导致沉积不均匀； （4）镀层标准电位远高于镁合金基体，任何一处通孔都会增大腐蚀电流，引起严重的电化学腐蚀，而镁的电极电位很负，施镀时造成针孔的析氢很难避免；

（5）镁合金铸件的致密性都不是很高，表面存在杂质，可能成为镀层孔隙的来源。 因此，一般采用化学转化膜法先浸锌或锰等，再镀铜，然后再进行其它电镀或化学镀处理，以增加镀层的结合力。镁合金电镀层有Zn、Ni、Cu-Ni-Cr、Zn-Ni等涂层，化学镀层主要是Ni-P、Ni-W-P等镀层。

单一化学镀镍层有时不足以很好地保护镁合金。有研究通过将化学镀Ni层与碱性电镀Zn-Ni镀层组合，约35μm厚的镀层经钝化后可承受800-1000h的中性盐雾腐蚀。也有人采用化学

镀镍作为底层，再用直流电镀镍能得到微晶镍镀层，平均结晶颗粒大小为40nm，因晶粒的细化而使镀层孔隙率大大降低，结构更致密。

电镀或化学镀是同时获得优越耐蚀性和电学、电磁学和装饰性能的表面处理方法。缺点是前处理中的Cr、F及镀液对环境污染严重；镀层中多数含有重金属元素，增加了回收的难度与成本。由于镁基体的特性，对结合力还需要改善。 4．激光处理

激光处理主要有激光表面热处理和激光表面合金化两种。

激光表面热处理又称为激光退火，实际上是一种表面快速凝固处理方式。而激光表面合金化是一种基于激光表面热处理的新技术。激光表面合金化能获得不同硬度的合金层，具有冶金结合的界面。利用激光辐照源的熔覆作用在高纯镁合金上还可制得单层和多层合金化层。 采用宽带激光在镁合金表面制备Cu-Zr-Al合金熔覆涂层时，由于涂层中形成的多种金属间化合物的增强作用，使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。而由于稀土元素Nd的存在，在经过激光快速熔凝处理之后得到的激光多层涂敷，晶粒得到明显细化，能提高熔覆层的致密性和完整性。

激光处理能处理复杂几何形状的表面，但镁合金在激光处理时易发生氧化、蒸发和产生汽化、气孔以及热应力等问题，设计正确的处理工艺至关重要。 5．其他表面处理技术

离子注入是在高真空状态下，在十至数百KV电压的静电场作用下，经加速的高能离子(Al、Cr、Cu等)以高速冲击要处理的表面而注入样品内部的方法。注入的离子被中和并留在样品固溶体的空位或间隙位置，形成非平衡表面层。

有研究认为耐蚀性能的提高是由于自然氧化物的致密化、注入离子的辐射和形成镁的氮化物的结果。所得改性层的性能与所注入离子的量和改性层的厚度有关，而基体表面的MgO对改性层的耐蚀性能的提高也有一定的促进作用。

气相沉积即蒸发沉积涂层，有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种。它是利用能使镁合金中的Fe、Mo、Ni等杂质含量大幅度降低，同时利用涂层覆盖基体的各种缺陷，避免形成局部腐蚀电池，从而达到改善防腐性能的目的。

与镁合金的其他表面处理技术相比，有机涂层保护技术具有品种和颜色多样、适应性广、成本低、工艺简单的优点。目前广泛使用的主要是溶剂型的有机涂料。粉末型的有机涂层因无溶剂，和具备污染少、厚度均匀以及较佳耐蚀性能等特点，近几年来在汽车、电脑壳体等镁合金部件上的应用较受欢迎。

镁合金压铸及加工业术语

Bench scale testing billet casting billet chemical analysis cold chamber 实验室规模试生产 坯料，棒坯 铸造棒坯 化学成分分析 冷室压铸 electroplate end-users extrusion extrusion billet front end structures hand-to-mouse hot chamber Instrument panel support beams Instrument panels Intake manifolds magnesium die castings magnesium extrusions magnesium granules magnesium mills magnesium oxide magnesium plate & sheet magnesium powder magnesium profiles magnesium rolling products magnesium-based desulphuration reagent mode design passivated magnesium powder power tool rolling mills sacrificial anodes salt & mist test seat frame Steering column brackets 电镀 最终用户 挤压材 挤压棒坯 (汽车)前端结构件 即买即消耗的 热室 仪表盘支撑柱 仪表盘 进气岐管 镁压铸件 镁挤压材 镁粒 镁轧制材 氧化镁 镁板 & 薄板 镁粉 镁型材 镁轧制材 镁基脱硫剂 模具设计 钝化镁粉 电动工具 轧制厂 牺牲阳极 盐雾试验 座椅框架 方向盘转向柱托架 steering wheels Support beams surface treatment tensile strength thixomolding chips Transfer case/Transmission Transmission housings Upper mounting brackets wrought products yield strength 方向盘 支撑柱 表面处理 抗拉强度 触变成型镁屑 变速箱 变速箱壳 上安装托架 锻轧材 屈服强度 原镁冶炼专业术语

dolomite 75% ferro silicon briquette briquette machine calcine calcined dolomite capacity/production capacity carnallite casting coal coal gas coal gas generator coal gas station coated powder coke coke gas combustion 白云石 75硅铁 球团 压球机 焙烧 煅白 生产能力 光卤石 铸造 煤 煤气 煤气发生炉 煤气站 涂层粉末 焦炭 焦炉煤气 燃烧 continuous casting crystallized magnesium deformed magnesium alloy emission ferro silicon fluorite flux foundry full production rates fume & dust furnace inner structure greenhouse effect heat-storage combustion lime limewater magnesite magnesium alloy magnesium content magnesium crown magnesium vapor mechanical stirring mechanical vacuum pump oxidation Pidgeon process plasma spectrometer pollution production cost productivity 连续铸造/连铸 结晶镁 变形镁合金 污染物排放 硅铁 萤石 熔剂 铸造厂 满负荷生产 烟尘,粉尘 炉内部结构 温室效应 蓄热燃烧（技术） 石灰 石灰水 菱镁矿 镁合金 镁含量 结晶体（冠状物） 镁蒸汽 机械搅拌 机械真空泵 氧化 皮江法工艺 等离子光谱仪 污染 生产成本 生产率 pure magnesium（ingot） ratio of raw material to rough magnesium raw materials recycle reduction cycle reduction furnace reduction pot/retort reduction time refinery remove slag retort rotary kiln rough magnesium semi-coke silicon thermal process slag smelter spectromete technical reconstruction upright kiln vapor ejection pump waste heat waste heat boiler yield （rate） 纯镁(锭) 料镁比 原料 回收 还原周期 还原炉 还原罐 还原时间 精炼 除渣 曲颈瓶/还原罐 回转窑 粗镁 半焦/兰炭 硅热法工艺 矿渣 冶炼厂/企业 光谱仪 技术改造 竖窑 蒸气喷射泵 余热 余热锅炉 成品率 镁及其合金的几种表面处理方法

金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中，不可避免地会被氧化，产生一层厚薄不均的氧化层。同时，也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。油污及某些吸附物，较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理，或直接用化学处理。对于严重氧化的金属表面，氧化层较厚，就不能直接用溶剂清洗和化学处理，而最好先进行机械处理。通常经过处理后的金属表面具有高度活性，

更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。为此，处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。 [方法1]脱脂处理。常用溶剂为：三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯和丁酮等。 [方法2]脱脂后在下述溶液中于70-75°C下浸渍5min：氢氧化钠12水100用冷水冲洗，再于下述溶液中在20°C浸渍5min：氧化铬10水100无水硫酸钠2.8用冷水冲洗，再用蒸馏水洗涤，在40°C干燥。

[方法3]脱脂后在6.3%的氢氧化钠溶液中于70°C下浸渍10min，水洗后，再在下述溶液中于55°C浸渍5min：氧化铬13.8硫酸钙1.2水85用蒸馏水洗涤，再在下述溶液中于55°C浸渍3min：氧化铬10硫酸钠0.5水89.5经水洗后在60°C以下干燥。 [方法4]在下述溶液中于20°C下浸渍3min：氧化铬16.6硝酸钠20冰醋酸105水100用冷水冲洗，蒸馏水洗净，在40°C以下干燥。 [方法5]在下述溶液中于60-70°C浸渍3min：重铬酸钠10硫酸镁5硫酸锰5水80用冷水冲洗，蒸馏水洗净，在70°C以下干燥。

[方法6]脱脂后在下述沸腾溶液中浸渍20min：重铬酸钠1.5硫酸铵3氨水(d=0.88)0.3水93.7用温水冲洗，蒸馏水洗净，干燥。 [方法7]在30°C以下氟氢化铵10%的溶液中阳极化至电流密度低于0.45A/m2（一个电极面板），交流电压90-120V，然后水洗，干燥 [方法8]在20-30°C的下述溶液中阳极化：氢氧化钾12铝0.75无水氟化钾3.4磷酸钠3.4高锰酸钾1.5水80交流电压85V，电流密度1.1-1.4A/m2，然后用冷蒸馏水洗净，干燥。 [方法9]脱脂后在70°C的下述碱液洗5-15min：氢氧化钠23-34水400用冷水洗5min，再于下述溶液中浸渍5-15min，温度55°C：氧化铬57-68硝酸钙5水450用冷水洗2min，再于下述溶液中浸渍3-12min，温度55°C：氧化铬45磷酸钠8水450在冷水中洗2min，再在40°C下干燥30min。

镁合金目前的四大主要应用领域

潘复生(重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心主任)日前介绍了镁合金目前的主要应用领域，主要分四个方面：

(1) 交通工具上的应用

随着世界能源危机、资源危机与环境污染问题的日趋严重，节能和轻量化已成为汽车工业的重要问题。采用镁合金制造摩托车发动机、轮毂、减速器、后扶手及减震系统等部件，不仅能减轻整车质量、提高整车的加速和制动性能，还能降低行使震动、排污量、噪声及油耗，可提高驾乘舒适度。重庆镁业科技股份有限公司目前已研制出10余种摩托车镁合金压铸件和挤压铸造镁合金轮毂，并组装了镁合金用量为14kg的隆鑫LX150摩托车，开创了我国摩托车大量采用镁合金的先例。重庆镁业和重庆博奥镁业现已形成镁合金摩托车压铸件300万件、镁合金型材1000吨及镁合金1500吨的年生产能力。目前我国已有300多万辆摩托车应用了镁合金，可节省油耗数亿元以上。我国是摩托车生产大国，目前年产量达2500多万辆，连续14年居全球首位，若平均每辆镁合金用量按5kg计算，摩托车工业每年需镁合金约12万多吨。

目前，我国的自行车厂商已将大量镁合金零部件运用于自行车赛车、登山车甚至折叠车等高级车种。首钢远东、重庆镁业、中华自行车、上海交大、南京华宏等国内企业和研究院所都纷纷推出了镁合金自行车样车，其中首钢远东镁合金车型实现了上市销售，重庆镁业的镁合金自行车实现了产品系列化。 (2)电子工业中的应用

镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、刚度和抗撞能力，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求。因此，当前在3C产品如手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、PDA等行业，也已经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用热潮。国内已经建立起了一批专门生产3C产品专用镁合金部件的企业，如青岛金谷镁业公司、长春华禹镁业公司

和富士康公司等。

(3)航空航天工业中的应用 就航空材料而言，结构减重和结构承载与功能一体化是飞机机体结构材料发展的重要方向。目前其应用领域包括各民用、军用飞机的发动机零部件、螺旋、齿轮箱、支架结构以及火箭、导弹、卫星的一些零部件。我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件。如用 ZM2 合金制造 WP7 各型发动机的前支撑壳体和壳体盖；用ZM3镁合金制造J6 飞机的 WP6 发动机的前舱铸件和 WP11的离心机匣；用 ZM4 镁合金制造飞机液压恒速装置壳体、战机座舱骨架和镁合金机轮；以稀土金属钕为主要添加元素的 ZM6铸造镁合金已扩大用于直升机 WZ6发动机后减速机匣、歼击机翼肋等重要零件；研制的稀土高强镁合金MB25、MB26 已代替部分中强铝合金。 (4)化学化工领域的应用

镁合金牺牲阳极作为有效防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于延长家庭或工业热水器、地下铁制管道、电缆、塔基、石油储罐、海水蒸馏器、轮船壳体和海洋环境中的钢桩等的寿命。目前，作为牺牲阳极的镁合金以每年20％的速度增长。我国是产镁牺牲阳极生产大国，绝大部分出口。维恩克科技(WINCA)公司可用铸造法和挤压法生产镁合金D形、梯形、球形、圆柱形、半球形等各种规格的牺牲阳极。

镁合金前景美好

镁合金是最轻的金属结构材料，其密度为1.75-1.90s／cm3；其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其机加工性能优良，易加工且加工成本低，加工能量仅为铝合金的70％；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、电磁屏蔽性远优于铝合金。另外，镁合金的低密度、低熔点、低动力学黏度、低比热容、低相变潜热以及与铁的亲和力小等特点，使其具有熔化耗能少、充型变速快、凝固速度快、实际压铸周期短、模具使用寿命长等优势，极适合于采用现代压铸技术进行成形加工，直接制备出薄壁和近终形复杂形状的零部件。而且镁合金压铸件的性能优良，在常规使用条件下替代钢、铝合金、塑料等制件的效果非常好。在实现产品轻量化的同时，还使产品具有优良的特殊功能，并且在镁合金压铸件报废后，还可以直接回收再利用，符合环保要求。所以，综合性能优良的镁合金被誉为“21世纪金属”并被广泛应用于汽车、计算机、通讯等广阔领域。 压铸镁合金快速增长

过去镁主要用于生产镁铝合金，到1990年压铸镁合金成为镁的第二大产品。镁合金结构件一般都是压铸件。据国际镁业协会（1MA）资料，压铸用镁以年增长率为17.6％的速度增长，照此速度，21世纪压铸镁合金将成为最主要的镁应用领域。压铸镁合金的快速增长主要得益于对产品轻量化及环保要求的日益迫切、镁合金性能的不断改善及压铸技术的显着进步。 汽车轻量化充当生力军

镁合金压铸件的应用以汽车轻量化零部件占绝大多数，约80％-90％。从20世纪90年代起，汽车镁合金零部件使用的年增长率达20％，在北美高达35％，欧洲为60％。由于镁的大量生产，材料价格下降，加速了其在运输工具零部件上大量使用。2002年，全球镁合金零件产量约140kt，其中汽车应用比重高达74％，其次才是只占24％的3C产品应用。预计2020年镁合金汽车使用量将超过100kg／辆，福特预测甚至高达122kg／辆，而届时全球镁合金在汽车产业中消费量将高达5000kt／a。国外目前至少已有60余种镁合金压铸零部件应用于汽车行业。 电子信息产品刮镁合金风

近年来，电子信息产业的迅速发展为镁合金开辟了另一个市场空间。在2003年全球出货的3000万台笔记本电脑中，采用塑胶机壳的比重达75％，使用镁合金的比重仅25％，但2004年笔记本电脑采用镁合金机壳的比重将提高到50％以上。戴尔在2003年因同时采用镁合金机壳和机身主机构件，采用镁合金的比重高达50％左右，现已将2004年新款机种（代号JM5）全面换成镁合金机壳。索尼目前在

日本举办特定旧款VAIO笔记本电脑更换镁合金机壳的活动。向来居全球笔记本电脑产业设计与采用新材质领导地位的IBM也开始大量使用镁合金，除高端机种Think Pad T系列已全面采用镁合金为机壳外，IBM和台湾笔记本电脑厂商首度合作的重2.1英寸机种，同时以镁合金作为面板和底部机壳的材质。

手机在2003年第3季末开始，也刮起镁合金风潮。以摩托罗拉为主的手机制造商，也积极采用镁合金机壳与零（组）件。2003年全球手机机壳采用镁合金的比重约15％。数码相机2003年采用镁合金的数量仅200~300万台，2004年增加到500万台以上。

镁合金还将逐步扩大应用到其他工业部门，成为愈来愈广泛的新材料。 资源优势要转化为产业优势

我国镁资源非常丰富，居世界第一位，又是世界上最大的产镁国之一。20世纪90年代以来，我国镁工业得到迅猛发展，目前，镁的市场占有率已达50％以上，但镁合金应用开发滞后，80％以上作为初级原料低价出口。且国内镁消费也较低，汽车工业使用镁合金压铸件刚刚起步。据有关资料，桑塔纳轿车使用镁量仅8.5 kg／辆，而国外汽车镁合金平均用量为40kg／辆，差距十分悬殊。

还要指出的是，近年来，国际厂商争相控制镁资源，如美国福特公司与Normandy矿产公司、澳大利亚联邦科学及工程研究院合作组成澳大利亚镁业公司，在澳大利亚投资建设全球规模最大的镁生产基地；美国通用汽车公司与世界最大的镁供应商NORSKHYDRO公司签署了长期合作协定，在加拿大、挪威和俄罗斯建立镁生产基地；德国大众汽车公司与以色列镁生产厂家合作，在死海地区合资兴建镁加工厂。同时，国际上各大公司又纷纷着手镁合金的研究，以期提高镁产品的附加值，抢占世界市场。

这表明我国镁合金产业的发展既存在严峻的挑战又面临了重大的历史机遇。近年来，北京、青岛、重庆及上海等地一些企业与科研院所在镁合金应用及产业化方面取得了可喜的进展。相信，中国的镁资源优势定能转化为产业优势。

镁盐矿简介

镁盐矿 magnesium salt ore 一种以氯化镁和硫酸镁为主要组成的非金属矿产。主要矿物有光卤石、钾盐镁矾、泻利盐、白钠镁矾、水氯镁石等。常伴生于钾盐矿床中。青海某盐湖矿床伴生镁盐矿，边界品位（含氯化镁）：固体矿为2.5%，晶间卤水单独开采为25000mg/L，综合利用为10000mg/L。工业品位：固体矿为5%，晶间卤水单独开采为50000mg/L，综合利用为25000mg/L。用露天开采法、水溶法或钻井抽卤法开采。镁盐矿用于制取各种镁化合物、提炼金属镁。钾盐镁矾和光卤石还可用于生产钾肥和钾镁肥。

近年来金属镁实际的应用领域及市场情况

近年来，世界各国高度重视镁合金的研究与开发，将镁资源作为二十一世纪的重要战略物资，加强了镁合金在汽车、计算机、通讯及航空航天领域的应用开发研究，镁合金已成为世界最令人瞩目的绿色环保工程材料，属二十一世纪的朝阳产业。目前，镁合金应用主要有以下五个方面。其中，后二个方面的用量增长十分迅速。

（1）铝合金的添加元素

金属镁是铝合金中的主要合金元素，世界年需求量在16万吨左右。

（2）镁牺牲阳极

镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐。目前，作为镁牺牲阳极的镁合金有3-4万吨/年的市场需求量，且每年以20%的速度增长。

（3）型材用镁合金

镁合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或国防领域。近几年由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用作自行车架、轮椅、康复和医疗器械及健身器材等。

（4）汽车、摩托车用镁合金

进入七十年代，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制。1993-1994年欧洲汽车制造商提出“3公升汽油轿车”的新概念。美国提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作计划。其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3公升的6人客车，且整车至少80%以上的部件可以回收。这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。据测算，汽车自重减轻10%，其燃油效率可提高5.5%。镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。在欧美国家中，各国的汽车厂商正极力争取采用镁合金零件的多少来做为自身车辆领先的标志，大众、奥迪、菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金。在未来的7-8年中，欧洲汽车用镁将占镁总消耗量的14%，预计今后将以15%的速度递增，2005年达到20万吨。

美、欧、日等发达国家投入大量人力和物力，实施多项大型联合研究发展计划，研究用镁合金制造汽车零部件。这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上应用的发展。目前，镁合金压铸汽车零部件至少已超过60种，例如，已经使用并在近期要快速推广的零部件有轮毂、仪表盘、座椅框架、变速箱壳体、转向系统、汽缸盖、进气岐管和刹车踏板架。正在加紧着手开发的有门框、大的车体外部件、支撑柱、发动机箱体、油底盘。其中，安装安全气囊的汽车都开始改用镁合金方向盘，这既可减重，又可降低震动，在发生意外撞击时，镁合金可吸收更多的能量，有利保证驾驶员的安全。世界汽车、摩托车产量在2000年产量分别达到2700万和1500万辆，如按每辆汽车用镁合金30公斤、每辆摩托车用镁合金5公斤计算，单汽车原镁年耗量将达到约90万吨，远远超过镁年产量。作为未来进一步的发展目标，每辆汽车和摩托车的镁合金用量更可达100和15公斤。对镁合金制品将有着巨大的需求。

（5）电子类产品的壳体。

汽车行业对镁合金的大量需求，推动了镁合金生产技术的多项突破，镁合金的使用成本也大幅度下降，从而促进了镁合金在计算机、通讯、仪器仪表、家电、医疗、轻工等行业的应用发展。其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业。电子信息行业由于数字化技术的发展，市场对电子及通讯产品的高度的集成化、轻薄化、微型化和符合环保的要求是越来越高。工程塑料曾作为主要材料，但其强度终究无法和金属相比。例如，镁合金具有优异的薄壁造性能，其压铸件的壁厚可达0.5mm-1mm，并保持一定强度、刚度和抗撞能力，这非常有利于产品超薄、超轻和微型化的要求。这是工程塑料，甚至铝合金所无法达到的。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保的方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择。另外，镁合金外壳可使产品更豪华、美观，也是工程塑料所无法比拟的。在电子信息和仪器仪表行业的镁合金制品的单位重量和尺寸不如汽车零部件，但它的数量大、覆盖面大，其用量也是巨大的。所以，近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球消耗量增加的另一重要因素。

镁合金激光表面处理技术的应用

激光加工技术是近几十年来迅速发展起来的一门高新技术。综述了激光表面改性技术在铁合金上的研究与应用。探讨了激光表面处理技术在镁合金中应用的发展趋势和广阔前景。 引言

镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，导热性好，良好的电磁屏蔽特性和阻尼减震能力。镁合金已经取代许多锌、铝、铸铁和钢等材料，广泛应用于航空航天、汽车、计算机、通讯等行业，特别是汽车行业对镁合金零件的需求量急增，使镁合金的应用表现出强劲的发展势头。然而，镁合金较差的耐磨性、耐蚀性制约着镁合金潜力的发挥。因此，镁合金的表面处理技术受到研究者的高度重视。

激光表面处理技术是近十几年发展起来的一门新技术，相对于目前的镁合金材料表面改性处理技术，激光法由于能进行局部快速加热和通过选择波长使其产生特定的化学反应，所以对材料表面改性更能起到巨大的作用。激光表面处理方法主要有激光表面相变及冲击硬化、激光表面熔凝、激光表面合金化及激光表面熔覆等。其中，运用在镁合金中的激光表面改性技术主要是激光熔凝、激光合金化及激光熔覆。

1、镁合金激光表面熔凝

激光熔凝是利用高功率密度的激光在极短的时间内与金属交互作用，将金属表面局部区域瞬时加热到相当高的温度并使之熔化，随后借助于冷态的金属基体吸热和传热过程使熔化的金属表层快速凝固，从而改变零件表层组织和性能。由于这一过程是在快速加热和快速冷却下完成的，所以得到的硬化层组织较细，硬度也高于常规淬火的硬度。这种技术提高了金属材料及零件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性及强度和高温性能等。

在真空条件下，对AZ91HP镁合金进行了激光熔凝处理，结果发现镁合金激光熔凝层主要是由α3/Mg相和β-Mg17Al12相所构成。随着激光扫描速度的增加，熔凝层硬度、耐磨性也随之增加。但在不同扫描速度下，激光熔凝层耐蚀性较基体镁合金有所降低，且随着扫描速度的降低，熔凝层耐蚀性下降幅度增大。

用KrF激光在真空条件下照射打磨过的AZ3lB4H试样表面，发现试样表面显微形貌为波纹状，并且激光处理后表面与没有处理的试样相比呈张应力。激光处理层30μm显微硬度比基体的低，激光处理过的试样耐蚀性有较大的提高。

采用Nd:YAG激光器，对AZ91D和AM06B两种镁合金进行了激光熔凝处理，其微观结构呈树枝状，晶粒得到细化，虽然经过激光热处理的AM60B镁合金的腐蚀性能高于AZ91D，但并没有获得显著的提高。甚至在某些工艺参数下会显著降低耐腐蚀性能。在AZ91D镁合金表面进行激光熔凝，熔凝层形成的微观组织结构较均匀，相应地提高了激光熔凝层的耐磨性。利用2kW连续波的CO2激光器，对A3Z1、AZ61和WE43镁合金表面进行激光熔凝，熔凝试样在20℃下被浸没在pH值为10.5的氯化钠(质量分数为5%)溶液中10d，结果显示经过激光熔凝后的镁合金的耐蚀性得到了提高，细化了合金的微观结构，增加了合金元素在相固溶体中的浓度，使β相分布得更均匀，形成了一层耐蚀层。 2、镁合金激光表面合金化

激光表面合金化是通过熔化基体表面预先涂覆的膜层和部分基体，或者在表面熔化的同时注人某些粉末，膜层或表面在熔池中液态混合后发生快速凝固，从而在表面形成一层具有期望性能的合金薄层，以提高基体性能。 近些年来，铝及铝合金激光表面合金化研究比较活跃，而对于镁及镁合金的激光表面合金化的研究并不很多。 在镁基体上用激光进行Mg和Al合金化处理，通过TEM的选区电子衍射斑点发现了镁铝合金的存在，其样品的抗腐蚀性能优于铸镁和镁合金。采用铝、铜、镍和硅等元素，使用5kWCO2激光器对镁合金表面进行合金化，熔化深度为700-1200μm，表面硬度达到250HV。表面合金层合金元素的质量分数为15%-55%，加人铜合金时，抗腐蚀性能有较大改善，而加人铝合金时抗腐蚀性能显著增强。 3、镁合金激光表面熔覆

激光熔覆技术是利用高能密度激光束将具有不同成分、性能的合金与基体表面快速熔化，在基体表面形成与基体具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程。生成的表层合金层把基体与腐蚀介质隔绝开，材料的腐蚀性能就由合金层决定。镁合金激光表面处理由于不需要真空等苛刻的环境条件，对工件尺寸限制较小，近年来，随着激光熔覆技术的不断完善，其在镁合金表面抗蚀性方面的应用越来越受到国内外研究者的重视。

在类似真空充满惰性气体的反应室中，使用10kWCO2激光器对纯镁进行激光熔覆镁铝合金层。界面上生成了共晶层，改性合金层的组成相为α-Al和β-Mg2Al3腐蚀电位正移了约0.7v，表明激光处理镁合金的耐腐蚀性能优于纯镁。

在常规环境下进行了Mg-SiC复合材料的Nd:YAG激光表面熔覆Al-Si共晶合金，以及在Mg-ZK60/SiC复合材料上使用两步法工艺激光熔覆不锈钢。前者所熔覆的Al-Si合金层，腐蚀电动势无明显变化，但是，腐蚀电流密度比基体材料降低了2个数量级。后者的样品的冶金结合层优良，腐蚀电位为820-1090mV，远高于一般的普通材料和喷涂材料；腐蚀电流降低了2-4个数量级，两者都相应地提高了镁基金属复合材料的耐蚀性。另外，还研究运用吹粉方式在镁基金属上激光熔覆非晶合金Zr65Al7.5NI10Cu17.5，熔覆厚度大约为1.5mm，基体表面覆有一层非晶组织，无结晶组织出现。熔覆

样品基体与表面有优良的冶金结合，无多孔和裂纹存在，耐磨性和耐蚀性均优于未熔覆的样品。 4、展望

镁合金激光表面熔凝方法简单，对硬度和耐蚀性均有提高，但提高的程度有限。激光表面合金化可设计不同硬度的合金层，虽界面为冶金结合，但难以形成均匀的合金化层。激光熔覆可以在镁合金表面引入高硬度、高耐蚀性及高熔点的元素，可形成表面性能优异的强化层，与基体呈冶金结合，是提高镁合金表面性能的有效方法。

钣金随着钣金激钣金光钣金器、机器人和自动控制技术的发展，激光表面改性技术将向着大功率自动化，智能化的方向迈进。激光表面处理技术对环保几乎没有负面效应，作为一种高速高效的表面改性技术，在许多方面已取得大量的成果，在提高镁合金表面性能，延长其使用寿命方面发挥的作用越来越明显，取得的经济效益也越来越显著，未来在防腐蚀工程方面会有极大的运用前景。

镁合金应用进入医学领域

镁合金又有新的应用领域——制成可降解的骨内固定材料。上海交通大学材料科学与工程学院张小农博士课题组在国家自然科学基金、上海交通大学医工交叉基金等资助下开展了新型可降解吸收金属基生物材料的有关研究工作，并取得了重要进展。

目前在临床上应用的传统骨科内固定材料主要有不锈钢、钛合金等。这些都是永久性植入材料，需要在病人骨折愈合后进行二次手术取出，大大增加了患者的痛苦和经济负担。有没有一种能够被人体吸收的材料作为骨内固定手术的器材呢?

他们选择的研究对象是由全部营养元素组成的生物镁合金材料。张小农指出，镁作为人体必需的营养元素，具有良好的生物安全性基础，利用镁与水的腐蚀反应，开发体内可降解吸收的镁合金生物材料已被证明是科学的、可行的。

据张小农介绍，他们研究的镁锌合金主要有五个特点：第一，体内可降解。该材料被植入人体后，经过一定时期，骨折愈合后，完成固定任务，可以在体内降解，被人体逐渐吸收。第二，力学性能优良。镁合金弹性模量与人骨接近，可以有效降低应力遮挡效应，同时其力学性能，如拉伸强度等远高于目前临床应用的可降解高分子聚合物材料，可以更好地满足临床需求。第三，生物安全性好。镁是人体必需的营养元素，对人体的新陈代谢等生理作用至关重要。此外镁、锌元素可以促进骨细胞生长，促进骨折愈合，而过量的镁则可以通过肾脏有效排出体外，不会对人体造成伤害。张小农课题组的研究表明，镁合金棒材植入兔子骨骼内后在18周之内会发生持续降解，而且降解过程并未对兔子的心、肝、脾、肾脏等重要脏器产生不利影响，兔子的血镁浓度在实验过程中始终保持正常水平。动物实验也表明，所用镁锌合金在降解过程中，锌每天的释放量低于0.1mg，大大低于人体必需的摄入量。这些结果充分说明了所用镁锌合金的生物安全性优良。第四，良好的杂质控制水平，课题组采用高纯度的原材料和高洁净度的熔炼制备方式，获得了高纯度的合金材料，除加入的合金元素外，杂质(如铝、铁等)含量控制在0.01%以下。第五，完全自主知识产权。目前张小农课题组所设计的一系列可降解镁锌合金材料已经得到发明专利授权，具备了良好的商业化应用基础。

张小农说，目前发现还有降解速度控制等问题仍待解决，我们希望未来的2~3年内可降解吸收生物镁锌合金能够走出实验室，制造出的各类医疗器械将走进普通人的生活中，从而提高人们的生活和健康水平。

国际上对可降解吸收的金属材料研究已开始起步，如欧洲的德国、瑞士等研究的稀土镁合金、镁铝锌合金等，国内许多研究机构也在研究镁钙合金、镁锰锌合金等，这些研究都针对骨科植入器械、血管内支架等领域开发目标产品。

生产技术--镁合金冷加工切削工艺火灾预防及扑救对策

镁的化学性质极为活泼，切削过程中又往往产生高温，因此合金进行切削加工过程中容易发生镁切屑火灾，若救助过程中因方式不当，还会造成镁屑爆燃。因此必须了解镁合金切削工艺的火灾危险性，并能

作出一定的预防措施，掌握火灾若发生后的扑救方法 1 镁合金切削工艺的火灾危险性

1.1 镁屑性质活泼，高温下极易燃烧。镁合金切削过程中，镁屑切口处大部分是未氧化的镁和镁合金。由于金属镁属一级遇湿易燃品，着火点及最小引燃能量低，加之切屑薄而小，比表面积大，因此高温环境下在空气中极易燃烧。

1.2高速切削时会产生高温，引燃镁屑。机械加工时，为充分发挥刀具的切削性能，提高生产效率和工件质量，一般要求较高的切削速度。而高速度的切削往往会使金属切屑的温度高达700°C~1000°C，当缺乏冷却液的有效供应时，高温将足以引燃镁屑起火。

1.3 镁屑燃烧温度高，火灾蔓延速度快，扑救难度大。镁一旦发生火灾，其燃烧温度可达3000°C，燃烧热值高达25121kJ/kg。当镁屑呈粉状时与空气混合遇火能发生爆炸。此外，由于镁高温时遇水可发生化学反应放出氢气，故金属镁火灾中，水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限制，干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显，扑救难度大。

2 金属切削加工过程中影响切削温度的因素

金属切削过程中，99%的切削变形与摩擦所消耗的功转化为热能，可用(1)式表示： Q总=Q1+Q2+Q3(1)

式中:Q总——切削过程产生的总热量，又称切削热； Q1——变形消耗的功转变的热量；

Q2——前刀面与切屑表面摩擦所消耗的热量； Q3——后刀面与切屑表面摩擦所消耗的热量。

切削热主要通过切屑、刀具、工件、切削液(如冷却液、润滑液)和周围空气传导出去，当不加切削液时，则大部分热由切屑传出。

3 镁合金切削加工工艺火灾预防

3.1 控制好切削速度。切削热的产生与切削速度呈同比例增长，因此切削速度对切削温度影响极大。在实际工作中我们发现，不同的切削速度产生的切削热会使切屑的表面氧化膜颜色发生变化。因此，通过不同切削速度下的镁合金切削氧化膜颜色，便可估算出安全的车床主轴转速。

3.2 正确选择切削液。除非机械构造本身限制，在镁合金切削加工时应始终充分供应切削液以及时降低切屑温度。考虑到镁的化学特性，切削液的选择应避免采用可燃、具有强氧化性及含水量较高的液体，从而防止冷却液遇高温镁屑燃烧或反应放热起火。

3.3 强化易燃、可燃物品的监管。冷加工切削过程中使用的润滑油及精密机床使用的液压油、导轨油、主轴油等大多为可燃液体，而且一般储油量都较大，如普通机床液压油约有20kg~70kg。所以日常工作中应加强设备的检修与维护，保持机床完好，严防漏油。对清洁机床后遗留的油抹布、油棉纱等，应及时清理，并与镁屑相隔离。 4 镁屑火灾的扑救

4.1 严禁使用水、泡沫、四氯化碳、二氧化碳灭火剂扑救。

4.2 对已燃金属镁屑应选用D级灭火器。如7150、D类干粉、干砂等，考虑到目前国内市场上7150、D类干粉灭火器并不常见，而干砂对机床(特别是精密机床)损坏大，根据实际可就地取材选用75%~80%的覆盖熔剂粉加20%~25%硫磺粉经混合制成的撒粉熔剂灌装在手提干粉灭火器中进行灭火，效果明显。 4.3 扑救镁屑火灾时，应使灭火器喷嘴与起火镁屑间保持一定距离，以尽量减少灭火器喷射过程中对镁屑的冲击作用，防止镁屑扩散形成爆炸性混合物。

产综研与京都大学开发出可在常温下进行冲压加工的镁合金

日本产业技术综合研究所（产综研）与京都大学联合开发出了具有与铝（Al）合金相同的常温成形性的新型镁（Mg）合金压延材料。这是产综研永续材料研究部门金属材料组织控制研究组研究员千野靖正与京都大学研究生能源科学研究科能源应用科学专业教授马渕守的共同研究成果。采用新开发的镁合金

压延材料，能够利用通用冲压机进行冲压加工，可以比原来降低成本并提高生产效率。 新开发的镁合金是在镁锌合金中添加微量稀土元素（铈等），通过热轧（hot rolling）制成。新型镁合金形成一种与通用镁合金(AZ31合金)截然不同的集合组织，埃里克森杯突值为9.0，具有与铝合金相当的常温成形性（图1）。因此，利用不带有加热装置的冲压机也可以加工。一般来说，镁合金压延材料的常温成形性低于铝和铁，因此冲压加工需要将压延材料和模具加热到250℃以上之后成形。

图1：通用镁合金（AZ31合金）与新型镁合金压延材料的埃里克森杯突试验结果。埃里克森杯突值越大，拉伸成形性越好。右为JIS Z 2247（埃里克森杯突试验方法）埃里克森杯突试验概要。

以前的研究结果已经证实，如果在镁中添加铈，常温下的压延性会提高，但是变形原理尚有很多地方不明确。而产综研与京都大学的研究结果表明：添加铈，能使镁柱面易于滑移。根据该结果设计了镁合金，结果发现对在镁-锌合金中添加有微量铈等元素的合金进行热轧，就会显示出与铝合金相当的常温成形性，产综研与京都大学正就组织与成形性的关系进行详细的研究。 普通镁的结晶结构具有各向异性，压延性低于铝和铁（图2）。镁的滑移系由平行于底面、柱面和锥面的三个滑移系构成。锥面滑移的CRSS比底面滑移和柱面滑移的CRSS大得多，常温下基本不滑移。因此在常温下无法指望c轴方向(图2为上下方向)的滑移。

图2：镁的滑移系与常温下的临界剪切应力（CRSS）。普通镁在常温下无法在c轴方向滑移。

一般来说，通过压延制成的镁合金中，形成了底面与压延面平行排列的集合组织〔图3(a)〕。形成这种集合组织后，底面滑移和柱面滑移会在压延方向和板宽方向上起作用，而在板厚方向不起作用〔图3(b)〕。因此，不能减薄镁合金压延材料，且在冲压加工初期就会断裂。也就是说，为了提高镁合金压延材料的常温成形性，最好使镁的集合组织不与压延面平行排列。需要通过控制压延中的集合组织的形成，使其形成底面滑移和柱面滑移易于在板厚方向起作用的集合组织。

图3：镁合金压延材料的集合组织形成（a）与集合组织对压延材料冲压加工性的影响（b）。

新型镁合金通过添加微量稀土元素，使柱面滑移变得活跃，并使其具备了底面法线倾向于板宽方向35°的集合组织（图4）。这样，新型镁合金便易于在板厚方向变形。从而显示出与铝合金（与3000类、5000类、6000类铝合金相当）相当的常温成形性，且能够在常温下进行冲压加工（图5）。

面为底面。

图4：通用镁合金和新型镁合金压延材料的集合组织模型图。从压延方向观察板时的结晶倾角。结晶 蓝色

图5：铝合金与镁合金常温下的断裂伸长率（拉伸试验获得的断裂伸长率）与埃里克森杯突值的关系。以前，通用镁合金（AZ31合金）的断裂伸长率与铝合金相同，但成形性低于铝合金。

一种镁锂合金表面处理方法

申请号：200810064145.2

名称：一种镁锂合金表面处理方法 公开(公告)号：CN101245485 公开(公告)日：2008.08.20

主分类号：C25D11/30(2006.01)I 申请(专利权)人：哈尔滨工程大学 地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号1号楼哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室

发明(设计)人：袁艺；于方；朱果逸；宋来文；景晓燕；张密林 摘要

本发明提供的是一种镁锂合金表面处理方法。将微弧氧化技术成功应用于镁锂合金表面处理。利用直流/直流脉冲/交流脉冲复用电源，在多聚磷酸钠、硅酸钠、六偏磷酸钠、氢氧化钠复合电解液体系中对不同锂含量的镁锂合金进行2-120min的微弧氧化，在镁锂合金表面原位生成10-100μm的陶瓷氧化膜，硬度可达200Hv以上，耐蚀性能较合金基体显著提高，解决了国内外公认的镁锂合金表面处理难题，拓宽了镁锂合金在航空、航天、汽车、电子等领域的应用。

镁合金压铸件锻压件工业化生产的工艺与装备选择

镁合金的压铸模锻生产已达到成熟的工业化水平。对镁合金铸锻件工业化生产的工艺与装备选择，有如下建议：

1．普通镁合金（易燃镁合金）铸锻件的生产

第一选择是热室卧式镁合金压铸模锻机。它的优点是，没有复杂的防止镁合金燃烧的保护系统。

建议采用双炉并联的保温与熔炼系统，一个炉子为保温炉，生产时加盖密封不开启，加保护气体密封保护，另一个炉子作专项熔化镁锭。熔化炉建议采用现成的镁合金工频炉（山东某大型工业电炉厂可配套）。这个方案，投资是最小的。

热室卧式镁合金压铸模锻机的生产效率高，对于小尺寸镁合金毛坯的生产是最优的选择。而需要大规格的热室卧式镁合金压铸模锻机时，现时的设备生产商，会要求较长的订造时间。

第二选择是冷室卧式镁合金压铸模锻机。它的优点是，可生产特大型镁合金铸锻件（如镁合金轮毂等），现时已有的最大机型为900吨到1200吨模锻力的设备。

熔化炉同样建议采用现成的镁合金工频炉。定量给汤装置采用现时成熟的设备。 这个方案的唯一缺点是，现时的镁合金定量给汤装置造价还较高。 2．阻燃镁合金铸锻件的生产

现时，阻燃镁合金在功能上与普通镁合金是一样的，如果客户没有对镁合金品种提出要求，建议都使用阻燃镁合金生产铸锻件，并作为新上镁合金铸锻件项目推荐的最优选工艺。

材料方面，我国已有达到国际先进水平的阻燃镁合金研制成果，并获2003年国家科技进步二等奖。这种镁合金的燃点温度从熔点以下的520℃（AZ91D镁合金的燃点是510℃）提高到高于熔炼温度（760℃），实现了镁合金在大气下的无保护熔炼与铸锻生产。

设备方面，可选用现时所有的普通挤压压铸模锻机作配套生产，也就是说，生产镁合金铸锻件的装备与生产铝合金挤压压铸模锻机是完全一样的，装备投入下降20%，整个生产成本可降到最低。 3．阻燃镁合金铸锻件的半固态生产

挤压压铸模锻的另一个工艺优势可在生产阻燃镁合金铸锻件时充分发挥出来，这就是能够采用镁合金的半固态挤压压铸模锻工艺。

镁合金的熔点是650℃，其半固态温区宽，所以是一种理想的半固态射注成型金属。采用镁合金的半固态挤压压铸模锻工艺，可将镁合金的始铸温度从原来的760℃，降到合金熔融状态的560～630℃。 很多普通镁合金经简单的阻燃合金化后，燃点都能高于560～630℃这个温度，这就使镁合金在大气下的无保护熔炼与铸锻生产具有普遍性，不再局限于现时研制出来的少数几个牌号。

单吹颗粒镁脱硫工艺提高原料利用率的实践

铁水预处理脱硫技术包括KR搅拌法、复吹法、混吹法、单吹颗粒镁法。其中单吹颗粒镁脱硫可实现深脱硫、铁耗低、铁水温降少优点，逐步成为国内外铁水脱硫的主流技术。

由于颗粒镁喷吹入铁水后，金属镁溶于铁水中，与铁水中[S]亲和力较强迅速反应，生成固态硫化镁进入渣中。分析认为影响原料利用率的因素有：

1、脱硫剂-颗粒镁。为了提高镁的利用率，应使镁颗粒在上浮出铁水面以前实现加热、熔化、汽化。较小颗粒有利于溶解，适宜的粒度选择为0.5-1.6mm；此外对颗粒镁中活性镁的含量也有要求，合适的含量应大于92%。

2、供镁用氮气压力及流量的影响。氮气作为颗粒镁的载气，在系统中起到输送颗粒镁的作用。压力不稳定，给料不均匀，易造成脉冲喷溅，镁损失大。合适的氮气流量应选择30-100m3/h。

3、脱硫容器。鱼雷罐内脱硫，动力学条件差，脱硫剂喷入后，由于鱼雷罐形状影响搅拌的均匀性，反应重现性差，脱硫剂消耗量大。铁水包喷吹脱硫，由于铁水包的几何形状，使脱硫反应具有更好的动力学条件和反应空间，脱硫较好。数据表明，要将硫含量从0.045%降到0.010%，可节省脱硫剂15%，故应采用铁水包为脱硫容器。

4、喷枪结构。为提高镁的利用率及脱硫效率，必须使镁进入铁水前汽化，为此应采用有汽化室结构的喷枪，使镁在汽化室内完成加热、熔化和汽化过程。

5、喷枪插入深度。过浅，镁气泡来不及溶解，会从熔池液面溢出。适宜的距离为距包底200-300mm。 6、铁水温度。镁脱硫反应为放热反应，温度高不利。温度高，镁气泡上浮速度加大，损失增大。适宜的温度为1250-1300℃。

镁渣余热利用成为可能

在硅热法炼镁中，每生产1吨精镁产生的镁渣约为5.5吨，镁渣的主要成份有氧化镁、氧化钙、氧化

硅、氧化铁等。

以年产1万吨的镁厂为例，全年镁渣量为5.5万吨，镁渣的出炉温度高达1200℃左右。考虑到收集、输送过程的温降，假设镁渣的温度为1000℃，如果把全部镁渣的温度降低到300℃，放出的热量能产生压力为1.0Mpa的饱和水蒸汽2t/h(按年运行300天计算)，相当于每年节标准煤1950吨，价值约70万元。

煅白的压球粒径约50mm左右，金属镁被还原产出后，有部分镁渣在出罐过程中破碎，其余部分在温度降低到约400℃时几乎全部粉化。

固体物料余热的回收利用一般有两种方式，一是采用布置有辐射受热面的隧道式余热锅炉，靠辐射传热来回收利用固体物料的余热，这种方式多用于易于堆砌较大体积的物料；二是利用固定床（多用于块状有间隙的物料）或沸腾床（多用于小粒径物料）将中间介质即特定的气体加热，再采用烟道式余热锅炉将热量加以回收利用。

镁渣的粒径小，不便于堆砌成较大的体积，采用隧道式余热锅炉来回收利用镁渣的余热传热效果差，设备占地面积大，投资也大。镁渣低温粉化的特性使得镁渣的余热不可能利用气体做为中间介质来加以回收利用。

最近设计了一种适合回收粉状本物料余热的余热锅炉（已申报国家专利），目前定型产品型号为G2.5/1000-0.65-1.0，主要技术参数如下： 1、入炉镁渣温度 1000℃ 2、排出镁渣温度 300℃ 3、额定蒸汽压力 1.0Mpa 4、额定蒸发量 650Kg/h

该余热锅炉的传热方式以辐射传热为主，热传导传热为辅，可以用来回收镁渣的余热。

镁合金氧化处理方法

镁合金本身极其活泼，表面极易生成疏松的自然氧化膜层，与基体附着力不好，不能直接进行涂装，否则涂膜易脱落失去涂料对镁合金基体的保护。镁合金防腐的优劣，取决于涂料的质量和涂层与基体的结合情况。为了提高涂料对镁合金的防腐性能，对镁合金表面进行人工氧化预处理，然后进行涂装是当前应用最多的成熟工艺。涂层与基体的结合力与氧化预处理关系密切。传统镁合金氧化分为化学氧化和阳极氧化两类：

1、镁合金化学氧化

镁合金常用化学氧化处理，包括铬酸氧化、磷酸盐磷化、氟化物氟化所得到的转化膜层。这类转化成膜的特点是工艺简单，成本低兼、广泛，可作为镁合金涂料装的底层，但这类化学处理膜较薄，耐腐性能差。处理液中一般含有铬酸，氟化物或磷酸，在较高温度下进行化学成膜处理，不但加热消耗能源，废水易对环境造成严重污染。特别是用致癌的铬酸处理，属于淘汰的工艺。 2、镁合金阳极化

镁合金在碱性或酸性电解液中，通直流电或交流电，在基体表面生成一层像陶瓷状的氧化膜层。其耐腐性能比化学氧化膜好，有一定的耐磨性和绝缘性能，与有机涂层结合力好，可作为有机涂料装的预处理层。但处理工艺较化学氧化复杂。 3、镁合金微弧氧化

这是我国科技人员在国外技术的基础上，进行产业化开发的镁合金表面处理新工艺。它也是阳极氧化，只是处理电压较高，在火花放电区域进行阳极氧化，可以得较厚的表面多孔的陶瓷膜层，具有很高的硬度和绝缘性能，是进行涂料涂装的良好预处理层。但这是一种高耗能工艺，高电压下操作存在安全隐患，所得膜层脆性很大，限制了它的推广应用。

哈佛大学医学院：补镁可防糖尿病

预防糖尿病，除了控制热量摄入，补充足够的镁一样重要。据美国“网络医学博士”网站近日报道，哈佛大学医学院人员对12万人进行了多年的饮食习惯调查，发现镁的摄入量与2型糖尿病的发生成反比。其实，镁和大家熟悉的钙、铁一样，是体内不可或缺的矿物元素，对维持血糖稳定起着重要作用。 不少人认为中国人只缺钙而不缺镁，而事实上，目前我国人群镁的缺乏也很严重。

成人每天需要摄入镁至少35 0毫克，孕妇、哺乳期妇女为450毫克，而国人目前平均摄入量仅为200多毫克。蔬菜中的韭菜、茄子、萝卜等，粮食中的糙米、小米、新鲜玉米等，豆类中的黄豆、碗豆、蚕豆等，以及坚果中的松子、榛子、瓜子都是高镁食品。其中，绿叶蔬菜更是镁的最佳来源。

镁就存在于我们平时的食物中，关键就是要吃够量，建议每周一到两天纯素菜肴，多吃绿叶蔬菜，多食粗粮谷物，能轻松获得身体所需的足够的镁。 镁合金压铸及加工业术语

Bench scale testing billet casting billet chemical analysis cold chamber electroplate end-users extrusion extrusion billet front end structures hand-to-mouse hot chamber Instrument panel support beams Instrument panels Intake manifolds magnesium die castings magnesium extrusions magnesium granules magnesium mills magnesium oxide magnesium plate & sheet magnesium powder 实验室规模试生产 坯料，棒坯 铸造棒坯 化学成分分析 冷室压铸 电镀 最终用户 挤压材 挤压棒坯 (汽车)前端结构件 即买即消耗的 热室 仪表盘支撑柱 仪表盘 进气岐管 镁压铸件 镁挤压材 镁粒 镁轧制材 氧化镁 镁板 & 薄板 镁粉 magnesium profiles magnesium rolling products magnesium-based desulphuration reagent mode design passivated magnesium powder power tool rolling mills sacrificial anodes salt & mist test seat frame Steering column brackets steering wheels Support beams surface treatment tensile strength thixomolding chips Transfer case/Transmission Transmission housings Upper mounting brackets wrought products yield strength 原镁冶炼专业术语 dolomite 75% ferro silicon briquette briquette machine calcine calcined dolomite 镁型材 镁轧制材 镁基脱硫剂 模具设计 钝化镁粉 电动工具 轧制厂 牺牲阳极 盐雾试验 座椅框架 方向盘转向柱托架 方向盘 支撑柱 表面处理 抗拉强度 触变成型镁屑 变速箱 变速箱壳 上安装托架 锻轧材 屈服强度 白云石 75硅铁 球团 压球机 焙烧 煅白 capacity/production capacity carnallite casting coal coal gas coal gas generator coal gas station coated powder coke coke gas combustion continuous casting crystallized magnesium deformed magnesium alloy emission ferro silicon fluorite flux foundry full production rates fume & dust furnace inner structure greenhouse effect heat-storage combustion lime limewater magnesite magnesium alloy 生产能力 光卤石 铸造 煤 煤气 煤气发生炉 煤气站 涂层粉末 焦炭 焦炉煤气 燃烧 连续铸造/连铸 结晶镁 变形镁合金 污染物排放 硅铁 萤石 熔剂 铸造厂 满负荷生产 烟尘,粉尘 炉内部结构 温室效应 蓄热燃烧（技术） 石灰 石灰水 菱镁矿 镁合金 magnesium content magnesium crown magnesium vapor mechanical stirring mechanical vacuum pump oxidation Pidgeon process plasma spectrometer pollution production cost productivity pure magnesium（ingot） ratio of raw material to rough magnesium raw materials recycle reduction cycle reduction furnace reduction pot/retort reduction time refinery remove slag retort rotary kiln rough magnesium semi-coke silicon thermal process slag smelter 镁含量 结晶体（冠状物） 镁蒸汽 机械搅拌 机械真空泵 氧化 皮江法工艺 等离子光谱仪 污染 生产成本 生产率 纯镁(锭) 料镁比 原料 回收 还原周期 还原炉 还原罐 还原时间 精炼 除渣 曲颈瓶/还原罐 回转窑 粗镁 半焦/兰炭 硅热法工艺 矿渣 冶炼厂/企业 spectromete technical reconstruction upright kiln vapor ejection pump waste heat waste heat boiler yield （rate） “镁”食多多 降脂功能妙

光谱仪 技术改造 竖窑 蒸气喷射泵 余热 余热锅炉 成品率 近年来，国外科学家研究指出，人到中年以后要“镁”食，即要多食含镁丰富的食物。 缺镁比高血压更危险

专家解释说，心血管疾病，如冠心病、高血压、高血脂、心肌梗死、糖尿病等多在人到中年之后发病，这与体内镁含量降低有关。研究者发现，因心肌梗死等病而死亡的患者心脏中，镁的含量远低于正常人。 原来，作为人体必需的微量元素之一的镁，对心脏血管具有重要的保护作用，有“心血管卫士”之称。人体如果缺镁，可导致心动过速、心律不齐及心肌坏死和钙化。因此，有人说缺镁比高血压、高血脂对心脏更有危险性。

痛经是女性青年时期常见的病症。多年来，学者们提出过许许多多不同的理论，而最新的国外资料显示，痛经与体内缺乏镁有关。 女性痛经“镁”食可缓

近年来，国外有关研究结果表明，45%的痛经患者体内的镁水平明显低于正常人。其体内镁含量在平均值以下，这意味着可食用含镁丰富的蔬菜、水果等来减轻痛经。

研究者认为：镁能激活体内多种酶，抑制神经兴奋，维持核酸结构的稳定，参与蛋白质合成、肌肉收缩和体温调节。另外，镁还影响人的情绪，镁的缺乏也会使人情绪趋于紧张，从而增加紧张激素的分泌，导致痛经的发生率增加。

有鉴于此，有关专家认为：痛经患者在预防上除注意劳逸结合、避免过度紧张、合理睡眠外，还应在膳食中增加含镁丰富的蔬菜、水果及其它食物，以提高人体组织含镁浓度。 紫菜中镁元素含量最高

营养学家推荐的富镁且其它营养素均较齐全的食物有：谷类有荞麦面、小米、玉米、高粱面等;豆类有黄豆、黑豆、蚕豆、豌豆、豇豆、豆腐等;蔬菜及水果有雪里蕻、冬菜、苋菜、芥菜、辣椒干、干蘑菇、冬菇、紫菜、杨桃、桂圆、花生、核桃仁、虾米、芝麻酱等。特别是紫菜含镁最高，每100克含460毫克，居诸品之首，被誉为“镁元素的宝库”。 高脂食品影响镁的吸收

值得注意的是，食物中动物性脂肪含量过高时，人体对镁的吸收会受到一定影响，故要尽量少吃高脂肪的食品。另外，应注意少吃含镁甚低的精制白米、白面及白糖等。 过度劳累别吃柿子

以下八种情况应当注意避免： 1、未成熟的柿子不宜食用 2、空腹、饥饿时不宜食用 3、过渡劳累、疲乏时不宜食用

4、不宜将柿子与罕有纤维素较多的蔬菜一起食用

5、患有慢性胃炎、消化不良、胃动力较弱者不宜吃柿子

6、胃大部分被切除者不宜食用 7、糖尿病人不宜食用

8、吃柿子应尽量少食柿子皮

我国矿产资源形势

21世纪初期，我国处于加速工业化发展阶段，对矿产资源的需求提出更高的要求。矿产资源需求旺盛和资源短缺的局面不容乐观，特别是一些关系到国计民生的大宗矿产的供需矛盾，短期内不仅难以改善而且有加剧的可能。例如：煤炭虽然资源充足，但在区域供应上仍较紧张；石油受资源短缺的限制产量的增长滞后于需求增长幅度的矛盾越来越大，需要大量进口的趋势短期内不会改变；富铁矿、铜矿、铬铁矿依然紧缺；铝、铅锌的资源虽然保证程度较好，但在国际上竞争力弱；硫矿、磷矿从探明储量上看，其保证程度高，但品位偏低，开采条件差、开发难度大；钾盐资源依然短缺，钾肥供应仍将依赖进口等。其他资源将会得到充分保证。据原国家计委、地矿部组织对21世纪初期我国45种主要矿产的供需形势分析认为：

（l）2010年资源短缺，主要靠进口的矿产有：铬、钻、铂、钾盐、金刚石5种；

（2）2010年不能保证，部分需要长期进口的矿产有：石油、天然气、铁、锰、铜、镍、金、银、硫、硼等10种；

（3）2010年基本可以保证的矿产有：铀、铝、锯、耐火粘土、磷。石棉等6种。

（4）2010年可以保证并有部分矿种可以出口换汇的矿产有：菱镁矿、铂、稀土、芒硝、煤、钛、水泥原料、玻璃原料、石材、萤石、钨、锡、锌、铝、锑、重晶石、滑石、高岭土、硅灰石、硅藻土、石墨、膨润土、石膏等24种。

初步估计2010年，我国矿产短缺量（需进口量）将达2亿吨左右。形势比现阶段更加严峻；到2020年我国经济发展将进人第三步战略目标的中期阶段，经济接近世界平均水平，达到中等收人的国家，经济将继续保持高速发展，年增长率为5－6％，能保证需求的矿种仅有6种，特别是绝对需求量大的石油、铁、铜、铝、硫、磷等重要矿产缺口扩大，约达2．5－3亿t，矿产资源供需矛盾加剧，将对国家经济部门提出了严峻的挑战。因此，结合我国国情和矿情，立足国内，制定我国矿产资源开发利用战略和政策，以合理利用国内外两个市场、两种资源，走开源与节流并重的资源节约型的经济发展道路从而保证我国ZI世纪经济发展对矿产资源量的需求。

5×××系铝镁合金熔铸技术

1、熔体净化技术

常采用半连续铸造将变形铝合金液体铸造成扁锭、圆锭。熔体净化主要采用熔剂净化，除去熔体中的H、Al2O3等有害杂质。以除H为主的铝熔体净化技术主要有气泡浮游法、真空处理法、超声波处理法、稀土储氢法等。在这些方法中，真空除氢净化虽效果好、无公害，但因需专用设备，投资大等缘故未获广泛应用。气泡浮游法中的采用气体净化剂的净化技术，近年获得较快的发展。在线除氢装置是各大铝熔铸厂重点研究和发展的对象，种类繁多，如采用固定喷嘴的MINT装置，还有采用旋转喷头的SNIF、Alpur装置。除气装置新的发展方向是在不断提高除气效率的同时，通过减少装置内铝液体积，消除或减少铸次间金属的放干，取消加热系统来降低运行费用，如Alcan公司开发的紧凑型除气装置ACD，该装置是在一般流槽上用多个小转子进行精炼，转子间用隔板分隔。该装置在铸次之间无金属存留，无需加热保温，运行费用大幅度下降，除气效果与传统装置相当或更好。 2、熔体过滤

随着Mg含量的增加，铝-镁合金的熔炼烧损加大，氧化夹渣增多，吸H量加大，必须严格控制工艺参数，除了在静置炉除H、除渣之外，还需要在铸造过程中，用陶瓷板、玻璃丝布等过滤杂质。用来过滤的陶瓷过滤板的制造水平不断提高，其最新的进展是挪威科技大学等正在研制的紧凑深床过滤器。过滤介质主要采用泡沫陶瓷过滤板，过滤效果好，价格低，应用广泛。泡沫陶瓷过滤板生产技术国内已基本掌握，但孔径控制方面的一些难题尚未攻克。国外产品已从15，20，30，40，50ppi发展到60，70ppi，同时还有不少新品种面世。较有前途的一种是Selee公司的复合过滤板，该过滤板分为上下两层，上层

25。4mm厚的孔径较大，下层25。4mm厚的孔径较小，品种有30/50，30/60ppi等，甚至有30/70，40/70ppi等。复合过滤板比普通过滤板的效率高，通过的金属量大，使熔体质量进一步得到保障。 3、晶粒细化技术

从上世纪60年代以来，Al-Ti-B一直是铝工业优先采用的晶体细化剂。但在含Zr和Cr的铝-镁合金中会引起TiB2中毒，造成晶粒大小不均匀。目前研究的替代产品是Al-Ti-C细化工艺，Al-Ti—C丝制备工艺比较成熟。20世纪80年代，英国AngloBlackwells公司开发了Al-6％Ti-0。02％C合金。它克服了含TiB2中间合金的缺点，但Ti/C比高（300：1），为提高所需的TiC晶核，T1加入量唷？995年SMC成功开发AI-3％Ti-0。5％C。1996年Alcoa公司开始工业应用Al-Ti-C。Al-3％Ti-0。5％C中TiC粒子数约为同体积Al-6％Ti-0。02％C的3倍，用前者取代后者，在相同添加量下TiC粒子数将增加5倍。几乎与此同时欧洲也成功研制了Al-5％Ti-0。25％C中间合金。这些合金被生产成铸块或挤压丝添加到铝-镁合金中，细化效果好。Ti在晶粒成核后限制其生长速度，同时它还可以提供成分过冷，有利于新晶核的形成，而TiC粒子起形核核心作用。 4、5xxx系铝合金带坯铸轧

铸轧工艺主要应用于1xxx系、3xxx系等软合金，对于5xxx系铝合金，只能铸轧Mg含量小于3。5％的5005、5052等低Mg铝合金。铸轧冷却速率可达到103℃/s，铸轧成品厚度为3～7mm。但是，铸轧产品可能存在表面偏析和中心偏析等铸造缺陷，而且容易遗传给成品板带材。 5、5xxx系铝合金带坯连铸

目前，世界上应用连续铸造技术的黑兹利特铸造机、劳纳铸造机、凯撒微型铸造机属于双带式连续铸造机，结构及铸造原理略有差异。铸造铝合金时冷却速率可达到102℃/s，可以铸造10～25mm厚、镁含量达5％的5182等高Mg铝合金坯料。一般连铸机之后有单机架或多机架热连轧机，直接将铸坯轧成2～3mm的带坯。

研究表明，采用带式连铸坯生产的AA5182合金带材的盐浴退火织构与常规硬模铸造坯生产的带材接近。常规硬模铸造坯生产的带材有好的力学性能，各向同性。退火能显著改善连铸带材的各向异性。硬模铸造坯生产的带材与连铸坯生产的带材在盐浴中退火，均产生0/90°制耳，制耳率分别为3。98％和2。17％。连铸坯生产的带材在空气退火炉中退火后，产生0。77％的45°制耳。连铸坯生产的带材可弯曲150°，而硬模铸造坯生产的带材可弯曲180°。

连铸坯生产的铝-镁合金合金板带材可用于汽车结构材料，但其成形性能同传统铸造轧制方法生产的板带材相比稍差些。 粒硅镁石

英文名称chondrodite 成分与硅镁石相近的矿物。化学式：(mg，fe2+)5(sio4)2(f，oh)2或写成mg(f，oh)2?2(mg，fe2+)5(sio4)2。也称“单斜镁氟橄榄石”。单斜晶系。板柱状晶体，但常呈粒状集合体。呈黄、褐、红色。透明－不透明。玻璃光泽。二轴正晶，+2v＝71 o～85 o。折射率ng＝1．621～1．646，nm＝1．602～1．627，np＝1．592～1．615；重折率0．028～0．034。多色性：五色－淡绿－淡黄－黄绿－微黄－褐黄。有的在长波紫外下显弱的橙色荧光。硬度6．5。相对密度3．16～3．26。解理平行{100}不完全。主要产于接触交代变质带，与硅镁石等共生。宝石级粒硅镁石主要来自美国纽约州替利弗斯特矿山(tilly faster mine)，为精美的红褐色(石榴红)晶体。黄色晶体则来自瑞典帕加斯(pargas)和芬兰。系硅镁石族矿物中最重要的宝石矿物。 镁合金防腐革命性技术——冷喷涂技术

冷喷涂防腐是一项革命性技术，借助这项技术可直接、就地在镁合金上生成厚的铝镀膜达到降低或排除常见或电腐蚀造成的危害。这项技术有望克服原有镁合金防腐技术的缺点，从而有助于将镁用于汽车的外部元件。

冷喷涂是一项崭露头角的固态工艺。该方法可将以超声加速的固体颗粒的动能在撞击到镀件表面时转变为热能，从而完成冶金焊接。该工艺的原理是：每种金属均有其特定的、与温度相关的临界颗粒速度，当颗粒运动超过这一速度时即会焊接于镀件之上。

在传统的热喷涂工艺中，由于温度较高，镀层与镀件材料均会被氧化、产生冶金形变和剩余张应力。反之，冷喷涂工艺制成的镀膜，孔隙度很低（<0.5%），而且防氧化、防相变，对多种金属、金属陶瓷或其他材料组合均可减少张应力。

在高压冷喷涂技术中，高压氦或氮（350～450磅/平方英寸）用作载气，可将喷涂材料加速到超声速度。气体被加热并强制通过一个聚焦-发散喷头（de Laval），该处被加速至超声速度（大于1000米/秒）。喷涂颗粒在喷头上游方被沿轴向注入。

在低压冷喷涂技术中，氮或空气被加压至70～15磅/平方英寸，而喷涂粉末在喷头的发散部位的下游方沿径向注入。低压冷喷涂系统是手提式的、运作更经济，颗粒速度可达800米/秒。便携式冷喷涂机可用于铝、铜、锌及其他金属组合的喷涂。便于携带特性使低压冷喷涂机更适用于野外保养和修复。 冷喷涂技术是在镁合金表面上生成厚的铝镀膜的一种有效方法，该方法对表面制备要求不高，而且对镀件的力学或热学特性无需顾及。铝镀膜表现出对镁元件具有防止各种以及电腐蚀的能力。很多时候，仅在钢紧固件周围需要进行电池腐蚀保护，而冷喷涂恰恰是一种对暴露镁表面进行局部保护的创新技术。 但是，为了了解和改善冷喷涂工艺有必要进行更充分的研究，尤其是对于多种材料组合以及冷喷涂工艺本身的不断发展创新，以及更佳的利用材料于未来技术，还需要进行大量的研究工作。 新型钛加工工艺

日本东方钛公司（Toho Titanium Co.，之前我们曾翻译为“桃和钛业公司”）与日本住友钛业公司（Sumitomo Titanium Corporation）宣布，它们已经共同开发出钛行业首个从矿石中提炼钛的连续精炼工艺，并声称这种工艺与成批加工法相比，能减少30%的精炼成本。 该公司希望于2010年完成此技术的实践检验。

钛因其高强度及轻量化而应用于多种行业，但这种金属相当昂贵。较低的精炼成本可降低其售价，并为钛金属打开新市场。

传统的批量精炼法中，钛矿石与氯结合形成氯化钛，再与镁溶液混合，得到钛金属。在这个阶段，钛是以海绵形态存在的，还需要从镁熔液中提炼出来，之后再重复此过程。设备和要求做的工作很复杂，回收过程也很耗费时间，单单劳动力成本就占到整个精炼成本的30-40%。

新工艺通过与熔融钙混合反应，还原氯化钛而得到金属钛。在还原反应中，金属钛为颗粒状，能从钙熔液中分离出来，甚至是在混合液中加入新的氯化钛时，钛也能从钙熔液中分离出来。这使连续精炼法能以相当低的成本精炼钛金属。

镁合金材料在汽车中的应用

随着镁合金熔炼和制造技术的不断进步，冶炼技术成熟，杂质含量较低，耐腐蚀性提高，使其在汽车工业领域中获得了较快的发展。镁合金在汽车上的应用，主要取代铸铁、铝合金、塑料和钢制冲压焊装组合件，多以压铸件为主。

随着现代汽车节能降耗要求的不断增强，安全和环保法规日趋严格，轻量化的需求也变得更为迫切。节能降耗成为汽车新产品开发的难点和重点，轻质材料的应用成为减重节能的重要手段。镁合金作为工业用材中最轻的金属材料，在汽车上的应用也越来越广泛。如何把握好镁合金的特点，新产品的研究和应用，是汽车轻量化设计和节能降耗的重要课题。 镁合金特性

当今，钢铁、铝合金和塑料是汽车上使用最多的三大类材料，按重量计算，三类材料占整车比例合计约为80%，其中钢铁约占62%，铝合金和塑料大体相当，均占8%-10%。镁合金在汽车上的应用比例为0.3%，平均重量约5kg，但近几年的增幅却较大。镁的比重为1.74g/cm3,是铝的2/3，钢的2/9，和塑料相当，是最实用的减重轻金属材料。镁合金也具有比强度、比刚度高等优良性能。正因为如此，镁合金有利于汽车轻量化、有利于节能和减排。据资料介绍：轿车质量每减轻100kg，油耗可降低5%。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2年排放量能减少30%以上。汽车减重可以提高其加速性能；顶部和车门减重，可以降低汽车重心，增强稳定性；前部减重，可以使汽车重心后移，改善操纵性能。

同时，镁的减振系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，有利于减振降噪，选用镁合金作为汽车

结构材料能有效降低汽车振动和噪声，受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好，抗电磁干扰性高，使汽车更为安全舒适。 常用镁合金类型及其性能 由于交通工具轻量化的推动，世界各国都展开了对镁合金的研究，而限制镁合金发展的一个主要原因是镁合金的高性能——抗蠕变能力和高温疲劳性能较差，因此新材料的研发主要是针对这一问题进行，概括的说主要包括两个方面，一是对现有合金的优化，主要是针对现有的商业镁合金，特别是对AZ、ZK系合金进行改性，通过添加合金元素以期改善合金的高温性能；二是新合金系的开发，主要是指新型Mg-RE系的研发。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az系列）、Mg-Al-Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（AS）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zrn(ZK)、Mg-Zn-RE系（ZE）等合金。

镁合金在汽车上应用状况

世界上镁合金用于交通工具，虽然有80年的发展史，但因为其材料的耐腐蚀性差，生产工艺和材料成本较高等因素，使得镁合金在汽车上的应用较慢。近年来随着镁合金熔炼和制造技术的不断进步，冶炼技术成熟，杂质含量较低，耐腐蚀性提高，使其在汽车工业领域中获得了较快的发展。镁合金在汽车上的应用，主要取代铸铁、铝合金、塑料和钢制冲压焊装组合件，多以压铸件为主。

在欧洲市场上，汽车上有60多种零部件可以采用镁合金。汽车用镁合金压铸件正在以年均25%的速度增加；虽然目前全世界所有汽车的镁合金平均用量只有2.3kg，但是汽车用镁合金量正在以年均20%的速度上升。北美正在使用和研制的镁合金汽车零部件有100多种，是世界上汽车用镁合金含量最大的地区，单车用镁合金5.8kg-26.3kg。

日本汽车业在越来越多的零部件上采用镁合金。日本大多数生产手动变速汽车的企业也在想尽办法应用镁合金变速杆，采用镁合金坐椅架的车种在不断增加。另外，镁合金变速箱壳体、仪表板骨架、车门内框、车扶手也将在日本生产的汽车上得到广泛应用。

据中国有色金属工业协会镁业分统计，2006年，中国生产原镁52.6万吨、镁合金21.1万吨，中国已是目前世界上最大的镁和镁合金生产国和出口国。2007年1-10月份中国的镁合金产量达53万吨。而中国载货车和轿车对镁合金的需求量：2005年达4.785万吨，2010年可望达6.13万吨，2015年预计可达6.9万吨，2020年将可达7.56万吨。

世界各大汽车公司都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。福特汽车公司计划在今后20年内将每辆汽车的镁合金用量提高到113kg。 采用镁合金制作汽车零件均能达到减重的效果，同时很多部位也能充分利用镁合金的减振性能，提高整车的NVH性能。

世界各大汽车公司都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。福特汽车公司计划在今后20年内将每辆汽车的镁合金用量提高到113kg。 采用镁合金制作汽车零件均能达到减重的效果，同时很多部位也能充分利用镁合金的减振性能，提高整车的NVH性能。

镁合金仪表板骨架示例

为了比较镁合金和钢材在汽车上应用的效果，本文提供了某经济型小车上仪表板钢制骨架和镁合金骨架方案对比。为保证能进行完整的比较，钢制骨架和镁合金骨架的关键都保证了和车身连接和仪表板相同的设计硬点，都达到了相同NVH（噪声、振动与舒适性）性能。从成本来看，由于镁合金材料成本较贵，加工方法成本较高而使该方案成本较高（大约高15%），但后者的重量不到前者的一半，仅为3.2kg，而且镁合金方案还具有尺寸稳定和优良NVH性能等优点。

需要说明的是，由于受到国际各种金属材料的影响，钢材价格的上升，使镁合金成本方面的劣势进一步减小，镁合金的综合优势进一步明显。因此，对于盛产镁合金资源的中国来说，中高档轿车采用镁合金制作汽车零件也就更加彰显其优势了。

中国的汽车工业也应积极开展镁合金在汽车上的研究，组成以汽车集团为首的镁合金材料的应用实体，不断建立和完善镁合金材料的系列产品以及产品标准体系，反过来推动镁合金工业的发展，使我国的汽车用镁超过发达工业国家。

用压铸法制成的镁基复合材料

加拿大自然资源公司研究出一项工艺，通过压铸技术可制成镁基复合材料。 压铸与重力模压铸相结合加以密闭模锻构成一体制成的复合材料产品，其性能远优于以微动铸造、无压浸渍、熔模铸造及重力铸造制成的产品。对镁合金施以100MPa压力可以达到无空隙铸造。

镁合金汽车压铸件裂纹缺陷是如何产生的

热室压铸机是一种理想的用于生产中小型尺寸镁合金的设备，这是由于它具有较少的热量损失。材料AM60B由于具有的良好的延展性，使它常被用作生产汽车转向部件的材料这种优艮的延展性也源自于它独有的微组织结构。

AM60B在热室中的特性是由它的非树枝状的基体决定的，而这种基本是被β共晶体(A117Mgl2)所分离的。

因为当金属流体在快速的凝固过程中，β共晶体无法能形成足以降低金属延展性和蠕变阻力的粗糙片状组织，而是以一种分离体的形式存在。镁的基体结构介于树枝状和球状之间，而球体组织通常是见于半凝固的铸造工艺中。这种溶液镁合金在压射过程中，通过浇道入口位置时，在“鹅颈”部被压缩前进，与通道表面进行热交换，形成强迫热对流．这个过程是产生非枝晶结构的主要原因之一。

因为AM60B比AM9D的铝含量少，所以在压铸过程中，AM60的金属流体要比AM91D的金属流体流性差。也由于AM60B的金属流体凝固的快(远快于AZ91D)，AM60B铸件的表面也比其铸件的其他部分凝固的快。另外，也因为AM60B有很长的凝固区域，要达到完全凝固需要较长的时间。镁合金铸件所独有这种的缺陷是其内部分层，或被称为缺陷圈(Defect Band)．主要表现在铸件的表面和内部结构上的不同。这种缺陷的产生也受到其无型和凝固工艺的影响。实践已证明，通过选择更佳位置的浇道入口和优化铸件的几何外形设计可以避免以上的缺陷。 AM 60M汽车转向件铸件

这种铸件用于固定转向柱壳体。需要铸件在牺牲一定的强度换来较高的延展率和抗蠕变性能。 热裂和断裂

热裂通常产生于T型区域，在铸件中心区域产生的缺陷带就是一个证据而更多研究显示这种缺陷带是导致铸件发生热裂的主要因素。 压铸工艺中的流体流动模式

当金属流体以高速压入型腔内时，由于流体自身具有的粘性，流体在边界处所受到的阻力较大，而流体中心所受到的阻力则较小。因此，最边界的流体的速度接近于零，而其中心位置的流体进度则很快。流体表层实际上是将会被回流填满，因为流体表层相对有很强的热传导性，导致铸件表面的温度低于铸件中心的温度，这最终使得铸件内部产生两个不同温度压的界面。这种界面将直接产生铸件内部的缺陷圈。研究显示这种缺陷圈的产生开始于压铸最初阶段，并在铸件凝固的过程中进一加强。由此可以得出，铸件表层和中心的不同的凝固速度将会加强这种缺陷圈的产生和强化，实践和理论证明了高雷诺数(高速)的流体具有较小的速度梯度分布．因此，高速压铸在镁合金压铸中将会更可行。 显微组织结构

以上得出的由于内部界面而产生的铸件缺陷圈的结论，也同样被微组织结构照片所支持。一个内部的分裂带可以被清晰地观察到，上部分是铸件的表面区域，下部分是铸件的中心区域。所有的区域都显示出，非树枝状的α镁初结晶相(白色)被分离的β共晶相(黑色)所包围，这就证明了表面区域有较细的晶体颗粒形状，内部区域的晶体颗粒则显得较粗大。 我们同样也认为，这种非树枝状晶体结构来源的另一个原因，是由于金属流体在通过热室的浇道入口时所形成的热量强迫对流。EDS(X光能量分散探测计)被用于测试铸件内部的界面是否有重要的合金分隔带。EDS能够在一些小的区域进行这种化学测试，并能从原子中侦测出不问的化学元素。从EDS的检

测结果显示，铸件表层有比中心部分较小的晶体颗粒，但在其表层和内部之间的区域并不存在明显的合金偏析。这个结论将助于改进设计，即改变流体的模型．制造出无缺陷层的铸件。 非树枝状的晶体是怎样产生的

微组织结构的形态说明了这种非树枝状晶体结构与那些在其他过程中形成的晶体有很大的差别，这种非树枝状晶体结构源实际上来自于它的流变性的特点。这种原理目前被用于研发半凝固压铸工艺中。通常需要几种不同的条件来产生这种非树枝状晶体结构,首先是快速的冷却，其次是机械力或其他搅拌形成的作用，这两种条件将可以产生更小的晶体颗粒并可以消除这种树枝状的晶体。热室鹅颈形状的浇道入口通道在一定条件下，正好符合以上两个条件。熔融态金属流体在被压铸入型腔之前，须先通过加热室。 鹅颈形状的浇道入口，这种“Z”字形的浇道入口使得金属流体最早通过其界面层与管壁进行热交换。因为合金AM60有高的凝固温度，首先会有一些镁的初结晶相产生，在强制对流和“z”字型金属流的双重作用下，使得在浇道入口管内的金属流体冷却，从而破坏了金属流体内的树枝状晶体，产生出近似球形的结晶体之后，这些包含着部分凝固体的金属流体被注入模具型腔内进行冷却，快速的冷却也在α初晶相周围产生了分散的和隔离的共晶体，这种形态可以增强金属的延展性和抗蠕变能力值得一提的一点是这种非树枝状的微晶体结构并非真半凝固体，它所产生的温度区域也并非在半凝固体的区域内，同时这种对流的模式也并非是层流状态。 因为有早期凝固体的产生，压铸中镁合金的金属流体并非是牛顿流体直线流动，而是属于非牛顿流体力学范畴。因此金属流体的速度取决于材料的微结构。这种非树枝状的晶体结构有低的流动性，这种特性使得金属在流动过程中有少量的金属卷入井有滚动现象产生，这一特性对于非树枝状晶体结构而言非常重要。另外，热室的鹅颈形状也支持这种强度对流，从而助长了镁合金压铸中这种非树枝状的晶体的结构的产生。 讨论

铸件表面热裂的产生是由于铸件在冷却过程中不同的凝固温度和收缩率。热收缩集聚在金属的尚未完全凝固的“T”型区域，而热裂通常产生在模具的首次充填过程中，因为那时模具的使用尚未进入稳定状态。 增加半径并不一定能减少铸件的表面热裂现象．而要达到更好的设计修改，对于在易出现缺陷区域进行金属流向分析和凝固温度分析则显得非常重要。

对于有着大的凝固间隔和存在一些小的共晶体的合金如AM60B，则更倾向于出现内部和表面的热裂缺陷。

内部的热裂出现在“层”的界面位置(不同结构的微组织晶体)，这些界面是在凝固的过程出现或是在一些远离浇道入口的不易被充填位置处，由于缺少充填的原因而产生的又或者它们在凝固程序以前早已固化。由于合金不同的凝固温度和模具的不同的收缩强度产生的作用力使得表面热裂的产生会迟一些，同时，铸件表面的热裂也会随着一些细小的内部热裂而向外展开。 结论

缺陷圈是在压铸充填和冷却凝固过程中产生的，改进的方法是对设计参数进行修改。首先,要取得低的速度梯流体形态，需要金属流体有高的速度和好的流动性。这就要改进内浇道入口的形状和浇铸的位置。 其次，通过对铸件外形进行重新设计，如增加或减少部分铸件体积和形状。这样做的目的是加快冷却和凝固的速度，从而降低热量在铸件某些部位的集聚。 其他一些技术如改变铸件半径，增加侧肋或凹槽。大的嵌条以及使用局部温度冷却棒可以减少热量在铸件易脆位的聚集：同时制作必要的模拟检验。以使得设计更完善，通过这样的工程改进可进一步减少铸件的缺陷。

电解法炼镁的各种工艺原理

氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。其中后者最大的难点是如何去除MgCl2·6H2O中的结晶水。一般来说：采用普通的加热法可以去除部分结晶水，生成MgCl2·3/2H2O。但MgCl2·3/2H2O在空气中加热时很容易发生水解反应，生成不利于电解过程的杂质，如Mg(OH)2。电解法生产镁的工

艺很多，但基本原理相同，其中最有代表性的有DOW工艺、I．G．Farben工艺、Magnola工艺等。 DOW工艺

1916年DOW工艺在美国Michighn的Midland首次得到应用。当时所用的制备MgCl2的方法是将海水与煅烧白云石一起制成泥浆，与盐酸反应，生成氯化镁溶液，将其浓缩并干燥处理后生成MgCl2·3/2H20。这种原料直接加入电解槽内进行反应，副产物氯气可以回收利用。

1941年道屋(DOW)化学公司在塔克赛斯自由港建立了一个工厂，从海水中提取镁的电解原料。海水由引水槽引入，滤过淤泥后导人沉淀池，与石灰混合，过滤后与20%HCI反应生成MgClz，蒸发后得到固体氯化镁，然后经干燥炉干燥得到低水合氯化镁(MgCl2·3/2H2O)，成为DOW工艺电解制镁的原料。

许多生产厂家都采用与DOW工艺类似的方法电解海水来生产镁，主要差别在于提取无水氯化镁的方法不同。DOW化学公司通过在含大量MgCl2、NaCI和CaCl2混合溶液的电解池中直接加入少量部分脱水氯化物来迅速脱水。挪威诺斯克—希德罗(Norsk—Hydro)公司是欧洲最主要的镁生产商，通过在于燥的氯化氢气氛中加热MgCl2·6H2O来实现完全脱水。前独联体则主要采用往电解池中加入无水光卤石来脱水。最近，澳大利亚金属镁公司开发了一种制备无水氯化镁原料的全新工艺，在氯化镁溶液中加入一种称为Gylcol的物质，蒸馏脱水，然后喷雾氨生成六氨合氯化镁，接着焙烧制备高质量的无水氯化镁。在该工艺中，溶剂和氨都可以循环使用。

DOW工艺中所用电解槽，锥形电极直接焊接在不锈钢内壁上。由于使用的原料含有部分结晶水，电极磨损较大。另外电解副产物也不容易排除。生产1t镁约可获得2t氯。电解后废的电解质中含有很高的碳酸钾，可用于生产肥料。 I．G．Farben工艺

I．G．Farben工艺在20世纪初期由德国IG．Farben工业公司首先使用，欧洲主要镁生产商海德鲁公司(Norsk—Hydro)也曾经使用过这种工艺。在该工艺中，将氢氧化镁与焦炭均匀混合在一起后放在竖炉内煅烧，然后进行氯化处理，生成电解用原料无水MgCl2，通过电解法得到镁，电解副产物Cl2可以回收利用。IG电解槽，每个槽内有4～5个石墨电极(阳极)，均匀排布于一个长方形的、以耐火材料为内衬的钢壳内。每个阳极以夹层式置于两只钢制阳极中间。耐火材料隔板浸入到电解质中，将阳极产物C12和阴极产物Mg隔开，阻止两者间的反应。电解质的密度大于镁。通过电阻加热来控制电解质的温度。该类电解槽存在的主要问题是：由于电极间的距离被耐火材料隔板加大，电流密度下降；耐火材料受到电解质的化学侵蚀和热循环冲刷，其使用寿命大大缩短，从而使得LG电解槽的使用寿命不太理想。 Magnola工艺

Magnola工艺利用蛇纹石中的氯化镁进行电解来生产镁，采用浓盐酸浸泡石棉矿尾渣制备氯化镁溶液，通过调节pH值和离子交换技术生产浓缩的超高纯度MgCl2溶液，然后进行脱水和电解。加拿大也开发了这种工艺，利用石棉矿尾渣中的硅酸镁来制备镁。

镁”在汽车上的应用

镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里，其年增长速度超过15%。目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。镁合金作为最轻的结构材料，能满足日益严格的节能的尾气排放要求；可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。

使用镁合金制造汽车零部件，不仅能够减轻汽车自身质量、降低油耗，而且有助于质量的优化分布，从而改善汽车的驾乘舒适性和安全性。如减轻车体前部的质量，即将前置发动机零部件由铸铝件改为铸镁件；减轻上部的质量，如将仪表盘框架、转向盘由钢件改为铸镁件，可使轿车重心降低，使汽车行驶更加稳定和安全。

镁合金防腐用的冷喷涂技术

冷喷涂防腐是一项革命性技术，借助这项技术可直接、就地在镁合金上生成厚的铝镀膜达到降低或排除

常见或电腐蚀造成的危害。这项技术有望克服原有镁合金防腐技术的缺点，从而有助于将镁用于汽车的外部元件。

冷喷涂是一项崭露头角的固态工艺。该方法可将以超声加速的固体颗粒的动能在撞击到镀件表面时转变为热能，从而完成冶金焊接。该工艺的原理是：每种金属均有其特定的、与温度相关的临界颗粒速度，当颗粒运动超过这一速度时即会焊接于镀件之上。

在传统的热喷涂工艺中，由于温度较高，镀层与镀件材料均会被氧化、产生冶金形变和剩余张应力。反之，冷喷涂工艺制成的镀膜，孔隙度很低（<0.5%），而且防氧化、防相变，对多种金属、金属陶瓷或其他材料组合均可减少张应力。

在高压冷喷涂技术中，高压氦或氮（350～450磅/平方英寸）用作载气，可将喷涂材料加速到超声速度。气体被加热并强制通过一个聚焦-发散喷头（de Laval），该处被加速至超声速度（大于1000米/秒）。喷涂颗粒在喷头上游方被沿轴向注入。

在低压冷喷涂技术中，氮或空气被加压至70～15磅/平方英寸，而喷涂粉末在喷头的发散部位的下游方沿径向注入。低压冷喷涂系统是手提式的、运作更经济，颗粒速度可达800米/秒。便携式冷喷涂机可用于铝、铜、锌及其他金属组合的喷涂。便于携带特性使低压冷喷涂机更适用于野外保养和修复。 冷喷涂技术是在镁合金表面上生成厚的铝镀膜的一种有效方法，该方法对表面制备要求不高，而且对镀件的力学或热学特性无需顾及。铝镀膜表现出对镁元件具有防止各种以及电腐蚀的能力。很多时候，仅在钢紧固件周围需要进行电池腐蚀保护，而冷喷涂恰恰是一种对暴露镁表面进行局部保护的创新技术。 但是，为了了解和改善冷喷涂工艺有必要进行更充分的研究，尤其是对于多种材料组合以及冷喷涂工艺本身的不断发展创新，以及更佳的利用材料于未来技术，还需要进行大量的研究工作。

汽车轻结构趋势引发的新材料新工艺

环保，安全，舒适，经济性，动力性，电子技术，表现出现代汽车发展的几大特色。伴随着汽车的优化设计，结构轻量化历来是汽车设计师们考虑的一个重点，一系列新设备、新材料、新工艺、新方法，应运而生。轻结构倾向在汽车制造中的发展，无疑使各种各样的材料品种迅速增多，新的焊接与切割方法迅速扩大。这方面，专家们列举了大量的事例，包括新的经改善的热处理技术、粘接材料以及机械连接技术。对汽车车身轻结构件及其各种连接技术可看出制造技术发展新趋势。

具有应用前景的更轻质镁合金板结构件

汽车制造商已经把铝合金、高强度钢、复合材料和塑料作为其轻量化结构的主要材料。除此之外，一种更轻的材料---镁合金，在近几年里得到进一步研究和开发。在国际车体专家社团(IRE：Internationales Rohbau-Expertenkreis)的专业会议范围，Salzgitter镁材技术有限公司(SZMT)(Salzgitter Magnesium Technologie GmbH)通报了其镁合金板产品的生产现状以及在汽车批量制造中的应用情况。 汽车制造商对可用作高刚性薄壁结构件薄板的镁合金扁轧产品的兴趣，在于其不易破碎特性。在最近几年里由于投入了大量的研究和加大开发力度，这种优质轻板材的品质和可用性得到持续不断的改善。然而，今天的镁合金板其使用条件，仍然要求与其它车身材料一种有效和性能优化的结合。这就是说，这种相对不那么贵重并只限于可冷轧成形的镁合金板，必须结合成混合结构，同时要求就特别防锈的连接、涂覆和装配方法加以更新。

(1)现状与轻结构潜力

SZMT公司已经成功地从实验室过度到一种工业规模的制造。SZMT的镁辊轧设备能够进行从压铸的板坯到轧制成薄扁材等各种不同初加工材料的多用途加工。那就是要尽可能快地提供符合市场需求的扁轧产品。目前已经达到了在汽车制造中成批应用的第一个目标。保时捷Carrera GT车驾驶员舱操纵机构中间托架上的面板就是用镁合金板。这种要求极高的轧制件，是在激光切割之后还要进行一次表面处理(镀铬)而获得。此外，这样的面板在汽车上作为内部空间的一个主要结构件。 镁合金板所具有的优点，首先体现在抗弯强度高或者抗弯曲强度大的情况下具有极轻的重量，体现轻结构的潜力。在汽车制造中，它特别适用于大面积薄壁的车身或者内饰件。镁合金结构件可能比铝合金结构件轻达25%。此外还具有一种良好的吸能特性，因而它也特别适用于制造碰撞相关零部件。 (2)镁合金薄板以及成型与变形技术

SZMT公司按尺寸精确制造的镁合金薄板坯，其尺寸达到宽1500mm(最大1900mm)，长2000mm，最大板厚1.0mm。这种镁合金薄板的材料标记为AZ 31 B-0，其抗拉强度为240-260MPa，屈服强度为140-180MPa。它特别突出的优点，是具有比塑料更好的热稳定性和铝合金相称的低热膨胀系数，以及一种金属材料通常的回收能力。

镁合金板变形在200℃以上急骤增加。在结构件设计上，为迎合镁合金板的特点其几何形状应园滑过渡，(无尖锐棱边和拐角)。现在大面积车身零件可用深拉工艺过程获得。此外，通过适当的薄板材质和可靠的热变形技术相结合，可以生产出高质量的复杂形状镁合金轧制。为此，需要采用温度稳定性好的水溶性润滑剂。其后的冲压和打孔操作都可以采用传统的标准工具进行冷加工方式。 (3)汽车活动顶盖加强件

汽车活动顶盖由一块铝合金外板和一块1.5mm厚的AZ31薄板组成。热变形(在大约230℃温度下)镁合金加强件是通过粘接-滚压咬口法同铝合金外板连接一起。采用镁合金板结构件的重要意义，归结于连接、防锈、表面处理和操作技术。纯镁结构或者混合结构件，可以利用诸如保护气体焊接技术(WIG，MIG)或者激光、激光混合焊接和电子束焊接等熔焊法予以牢固连接。视连接任务而定，还可以采用优质的和可自动处理的焊接添加料。 (4)机械连接

对于镁与其它材料混合连接，可以提供人们熟知的机械连接和粘接技术。作为适用的混合连接技术，概括有诸如盲铆、半空心铆或者实心铆等冷冲铆粘接技术。这样一类连接方法，能够实现机械上可高负荷并同时作分开电镀的材料进行连接。重要的是可用性以及无损伤放置耐腐蚀连接元件。咬口连接以及镁/镁折边粘接在技术上也都是可行的，然而要求对接合区进行局部温度调节。同样，利用半空心铆钉适用干镁合金板的铆接，在相应的热支持下能达到铝连接的强度水平。 (5)表面处理

在表面处理之前必须进行洁净和酸洗步骤，无残留地除去在加工和变形中形成的氧化层或者其它污染物。接着可以进行粘接或者传统的有机涂覆层结构。按汽车标准要求的第一批实验室锈蚀试验，比如盐雾试验或者气候交变试验，己经获得令人满意的结果。 混合连接(例如由铝合金板和镁合金板的连接)，首先要求对镁合金件通过涂漆(例如通过浸漆或者粉末涂漆)作单独的防蚀保护。接着，镁合金件与铝合金件进行无接触腐蚀连接，然后作为混合材料进行传统的铝裘面处理流程。 (6)应用前景

如同所有新的轻结构材料一样，镁合金板的典型应用首先是在待装配的车身附件或者模块件范围。在这个方面最有可能的应用，是提供小尺寸或者中等尺寸以及汽车内部空间的安全性相关零件。这都易于满足必要的防蚀和表面要求。例如壳形座、横梁、后围或者行李舱圆锥形搁板等传统板件。一个例子，是Audi AG(奥迪公司)与TWB公司合作开发的整体式后围的后壁板。镁合金板件通过盲铆连接方式同一个标准的钢框架连接在一起。这种混台解决方案可减轻重量大约2.4kg。 轻结构车身板件的各种不同连接方法

现代轻结构正迫使人们不断扩大材料的混合应用，并开发新的连接方法。值得注意的例子是粘接剂的进展，宝马汽车公司新型宝马7系列车身本体上总共150m长的粘接缝，与之相应为，1.5kg的粘接剂用量。这里使用了Fa.Dow Automotive公司生产的一种单组分环氧树脂粘接剂，其具有良好的抗碰撞能力。该粘接剂可以高速涂抹并在180℃温度下时效硬化，这正好符合烘烤KTL底漆的过程窗口。 Fa.Boellhoff公司为高强度材料的连接开发了标记为Rivkle HRT的盲铆螺母，它插人板件的孔中通过拧紧变形，从而达到紧固的目的。其螺纹的高强度，足可让一个12.9级高强度螺栓在螺母中拧紧直到破裂都不会损坏螺母。 (1)铝与钢的冷弧焊

据EWM高科技焊接有限公司(EWM Hightec Welding GmbH)市场交流部门负责人Heinz Lorenz称，“我们的冷弧焊工艺能实现铝合金板与镀锌钢板的良好结。” (2)优化车身连接的激光混台焊接

Carl Cloos焊接技术有限公司(Fa.Carl Cloos Schweisstechnik GmbH)应用研究负责人Christian Paul说，“在汽车上对诸如串联复式双丝焊接(Tandem-Zweidrahtschweissen)或者激光混合焊接方法(Laser-Hybridferfahren)这样的高度合理的新工艺过程非常需要。”在这方面，使用一种高效的激光混合焊接技术，把激光束焊接与电弧焊接两者很合理地加以逻辑连接。这种综合性焊接系统把所有需要的元件(例如搬运和焊接机器人、机器人控制系统、激光系统和脉冲焊接设备等)集成一体。 (3)快速远距离激光焊接

Rofirn-Sinar激光技术有限公司(Fa.Rofin-Sinar Laser GmbH)Vesa Haemaelaeinen认为，“利用C02-激光进行远距离焊接，可以实现在一个大的工作范围里以最短的时间完成大量焊接位置的焊接工作。”目前展示的一种远距离焊接系统具有一个功率6kW的CO2-激光器(6kW-CO2-Slab-Laser)，它能覆盖一种工作距离达到1500mm具有2700、1800mm的工作空间。该系统的突出特点是焊接速度快，焊缝到焊缝的过渡甚至达到2m/s以上。它带来的好处是具有很高的生产率：在不到40秒的时间里能完成至少100条激光焊缝。Rofin-Sinar公司把这种方法特别寄望于汽车制造中对车门和罩盖类件，以及对诸如侧盖板这样的较大总成的连接。同样，也适用于汽车零部件供应商范围，尤其是制造具有许多焊接结构件的车身制造广。

(4)三维激光切割

Reis机器人技术公司(Fa.Reis Robotics)销售部门负责人Stefan Seiler说，“我们公司在发展三维激光切割(3D-Laserschnitt)技术方面也有了进展，利用激光机器人在激光-材料加工方面开辟了新的潜力。”利用新开发的RV6/16L-CO2型产品，现在可以把2kW的CO2-激光功率直接用在机器人臂上面。这种把激光束源与机器人臂结合在一起，其主要优点是简化了在C02-激光器上必须通过反射器实现的射束导向。在新的系统中，激光束只通过4个反射器导向到达机器人的手中。其优点是改善了激光束质量和结构件的可接近性。

(5)螺纹套的快速焊接

德国HBS螺栓焊接系统有限责任公司(Fa.HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH&Co.KG)产品经理Ronald Klier做了阐述：“借助于MARC焊接方法，可以极其合理地给小轿车废气系统装备螺纹套。这里，MARC的含义是一种磁力控制旋转电弧(Magnetic rotating Arc)，因为在待焊接的套管与结构件之间的电弧是借助于一个磁场而被置于快速旋转状态。这导致一种非常均匀的能量分布，从而达到非常高的焊缝质量。结构件既不会被削弱性能也不会发生变形。须特别强调的，是这种方法具有低成本制造高合金钢气密性连接的可能性。由HBS开发的这种工艺方法能在简单而价格低廉的设备技术下把焊接时间缩短在1秒钟以下。相对于保护气体焊接工艺，这种新技术的一些重要优点是显著节省投资成本，节约运行费、试验费和后续加工费。除标准应用(例如焊接汽车废气范围的氧传感器套管)之外，本系统还用于废气系统的其它应用方面。

厚度变化的轻结构车身板坯的制造

轻结构车身的制造潜力还可以通过一种新的工艺方法得以拓宽。专家称之为柔性辊压板坯(TRB：Tailor-Rolled-Blanks)。所谓柔性辊压板坯，是指在一定范围内正确辊压符合实际需要而具有各种不同的厚度变化的板料。板坯制造商Mubea承担这些板坯的辊压，系统供货商(例如Laepple)将板坯按车身结构件成形，宝马汽车公司首次将其使用在自己的宝马6系列之中。与按要求定制的板坯(Tailored Blanks)和液压成形件(Hydroforming Parts)一样，在柔性辊压板坯(TRB)制造工艺中成形。

首先需要了解的是柔性辊压板坯(TRB)概念。如果说在按要求定制板坯(Tailored Blanks)中具有各种不同厚度的板是利用激光焊缝连接在一起的话，那么在这种柔性辊压板坯(TRB)中其各种不同板厚在辊压的时候就已经产生。这种灵活多变的柔性辊压，是一种崭新的辊压方法，为汽车车身的制造创造出轻结构的潜力。

不用焊接只用辊压的柔性辊压板坯，能缩短这种具有不同厚度板件的制造过程。在辊压之后通过一次热处理使材料的强度值得到了提高，然后进行镀锌。对板卷按板坯进行切割之后，可以进行例如深拉成形或者液压成形。Mubea是目前世界上唯一按自己的观点批量生产这种辊压板坯的制造商。 柔性辊压板坯(TRB)具有以下适用于行业的优点：

结构件在其板厚方面可以视每个位置的负荷而定而得以优化调节，从而可以减轻重量。轻结构潜力达到40%；

通过有目的地变化板厚分布，结构件的功能和成形能得到优化。 通过柔性辊压方法由原材料制成具有不同厚度的板坯。目前，可以把板材辊压到最大3.5mm，最小0.7mm厚。

目前的应用现状是：系统供货商Laepple在从板坯制造商Mubea接收到柔性辊压板坯之后，接着制造车身结构件(例如新型宝马6系列的车身结构件)。板坯重新变形、修边和钻孔等。目前，这种板件应用在地板总成中作为脚支架、前后座椅横支梁以及座椅纵支架等结构件。由于使用了这些结构件，改善了汽车的侧面碰撞性能，并将这个范围的结构件数量从19件减少到7件。

脚支架具有的板厚，外中外分别为1.2mm,0.7mm和1.2mm。板厚变化过渡范围大约100mm长。前后座椅横支梁其板厚变化是：从外2.Omm到中1.4mm，到内2.Omm。座椅纵支架的板厚变化从1.8mm到2.8mm，再变化到1.8mm。 据专家称，《柔性辊压板坯》(TRB)尚处于新生阶段，目前其应用受到板坯的尺寸、结构件的对称性和

可能选择的材料所限制。但是，柔性辊压板坯(TRB)的开发，指出了材料生产商、系统供货商与汽车制造商的直接合作能带来什么样机遇和前景。可以设想，利用新的按尺寸精密定制的板坯，会使车身结构更广泛地处于轻结构和所定义的强度区域之内。 在批量生产中，这种工艺方法肯定不存在任何问题。但对于事故损坏的维修，这样的板件必须整块更换。

镁合金

镁合金是以镁为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有铝、锌、锰、锆、钍、稀土金属等。

镁合金的特点是，比强度和比刚度高，相同重量的构件，采用镁合金可获得比钢和铝合金更高的刚度；阻尼容量高，减振能力强，适于制造承受冲击载荷和振动的零部件；负电性高，与其他金属直接接触时，会产生接触腐蚀，因此必须采用涂层、镀层等保护层，但可作为牺牲阳极材料直接使用；化学活性强，在加工过程中必须用熔剂或气体加以保护，以防止与水接触时发生燃烧或爆炸。

镁合金按制造工艺可分为变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金可通过塑性变形加工成板材、带材、管材、棒材、型材和锻件等。主要有镁锰系合金、镁铝锌系合金、镁锌锆系合金、镁稀土金属系合金、镁钍系合金和镁锂系合金，多用作航空航天器的结构材料和飞机蒙皮等。铸造镁合金可通过铸造工艺制成外形和内腔形状很复杂的零件。主要有含铝镁合金和含锆镁合金，后者又有镁锌锆系合金、镁稀土锆系合金和新发展的含钇、含钕镁合金，多用于制造飞机、汽车、摩托车、电影机械的零部件，以减轻重量，提高性能。

三种镁合金最新注射成型技术

最新的镁合金注射成型技术：

1、热流道方式：经常加热金属模内的流道，用保持金属熔液的方式提高材料的成品率，具有缩短循环时间，可处理多个铸模，成型机小型化等优点。

2、铸造锻造法：铸造成型制品为接近于成品形状的半成品，只有精锻造一个工序。具有即使高速锻造也不产生裂纹的优点。

3、粉体离型剂：一般是喷涂水溶性离型剂，存在着离型剂飞散的现象。日本制钢公司开发出在封闭的金属模内真空吸附粉体离型剂的方法。具有在清洁的环境中缩短循环时间，提高金属模寿命的效果。 镁合金建材新用途

铝锰镁合金吊顶是由铝、锰、镁三种金属加工合成，与市场上销售的其它吊顶基材相比，更加轻便，柔韧性与硬度也更好。进口的金属吊顶基材一般含镁量较高，大约在1.3%～1.8%之间，这是为了增加基材的弹性；另外，锰金属的加入使基材的刚性加强，含量约在0.1%~0.3%之间，而普通的铝扣板只能用增加厚度来保障刚性。

铝锰镁合金吊顶便于清洁、寿命长久、安全耐用，即使长期处在潮湿的环境中，也不会出现覆膜脱落、基材变黑的情况，特别是表层漆经过精细的三涂三烤工序，细致光滑。

镁知识

镁

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的密度是1.74，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低和易于回收等优点。镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。

镁在自然界分布很广，资源比较丰富，镁的来源最主要的是海水、盐湖卤水中的氯化镁和光卤石以及呈碳酸盐形式的菱镁矿和白云石。

金属镁的生产方法有熔盐电解法和热还原法。目前世界上用这两种方法生产的镁，分别占80%和20%左右。熔盐电解法炼镁包括氧化镁的生产及电解制镁两大步；硅热还原法炼镁又有皮江法和马格尼特法两种。

镁具有很好的铸造性能和良好的加工性能。与其它材料相比，镁的制造成本很低。尽管每公斤镁锭的价格要比铝贵一些，但它单位体积的成本价格几乎是一样的。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的生产成本/每公斤。

镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原及其他领域。

由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是用于制造铝合金，镁作为合金元素可以提高铝的机械强度，改善机械加工性能以及耐碱腐蚀性能。

由于镁基合金（含铝、锰、锌锂等）的结构件或压铸件的比强度（单位质量的强度）大，在汽车、航空、航天等工业中，用镁替代部分的铝，可减轻结构的质量。镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能。镁和卤素的亲合力强，是用金属热还原法生产钛、锆、铪、铀、铍等的重要还原剂。镁可用作生产球墨铸铁的球化剂。在钢铁冶炼中镁可代替碳化钙脱硫，可以使钢中硫的含量下降得更低，且在这方面的用量增长较快。在有机合成中，应用镁的格里纳德（Grignard）反应，可以合成多种复杂的有机化合物。镁还可用来制造干电池。镁由于燃烧热高，燃烧时发出耀眼光焰，还用来制作照明弹、燃烧弹和焰火等。

近二十年来，世界汽车产量持续增长，年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一，而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求，汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重，以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料，能满足日益严格的节能的尾气排放要求；可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。

镁合金汽车零件的好处可简单归纳为：①密度小，可减轻整车重量，间接减少燃油消耗量；②镁的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷；③镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低；④镁具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。 镁合金用作汽车零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱，之后用量和应用部位逐渐增加。六十年代在有的车种上用量达到23千克，主要用作阀门壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。八十年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量，镁合金的耐蚀性得到了解决，同时，成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从九十年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。

镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里，其年增长速度超过15%。在欧洲，已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车，每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5千克镁。乐观的估计认为，出于减重的需求，每辆汽车对镁的用量将提高至70-120千克。目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。

镁合金

镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。

在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。

镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250Mpa，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。

镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。

镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。

镁合金在汽车上最早的应用是三十年代英国伦敦城市公交的曲轴连杆箱体铸造件。在那个时期，生产出50多万件拖拉机变速箱壳体，而且至今仍在生产。在汽车动力系中，镁的应用数量最大的公司是大众汽车公司（VW）。这些部件的重为17公斤，比它所替代的铸铁件要轻50斤。

随着市场对镁产品需求应用领域的不断拓宽，从航空、航天、汽车零部件、钢铁脱硫、合金压铸件、3C产品的广泛应用，到民用产品的不断研发，以及镁合金技术的进一步研究，镁产品的发展愈来愈显现出它独特的不可替代的优点。同时由于镁合金较好的加工性能、较强的机械性能、重量轻、韧性好、屏蔽性好，特别是具有极强的回收性能，越来越受到人们的青睐。

目前，全国六大镁合金基地建设已经初具规模，形成了重庆——镁合金汽车、摩托车制造，青岛——信息和通信产品开发，上海——汽车工业应用，深圳——镁合金压铸设备，辽宁——氧化镁及镁矿开发，宁夏——盐湖镁资源开发布局。

半固态金属的成形与应用之铝镁合金

半固态金属的成形与应用

对于各种合金只要有固、液相同时存在的凝固区间，都可以进行半固态金属成形加工。已经对铝、镁、锌、铜合金及钢、铸铁、镍基超耐热合金、复合材料进行过许多试验研究。目前应用的合金还是直接取自现有的铸造或锻造合金系列，例如铝合金为3XXX系列铝硅铸造合金及2XXX、7XXX系列锻造合金。应用得最多的为A356合金，其凝固区间约为60℃。镁合金则主要为AZ91D。至今专门应用于半固态成形的合金的研究工作还做得不多。在美国和西欧铝、镁合金的半固态成形主要用于汽车零件的生产。日本则对黑色金属的半固态成形作过较多的研究。 3.1 压铸

目前生产中主要采用触变成型压铸铝合金铸件，如图7所示。在西欧比较有代表性的公司是瑞士和德国的Alusisse/Alusingen，意大利的 Stampal及法国的Pechiney。在德国Singer的Alusingen工厂装备了9800kN的压铸机及同时能加热12个坯料的加热工段，该生产线于1996年投产，主要生产汽车零件［9］。由半固态金属压铸件上切取的试样的机械性能如表1所示［10］。Stampal公司除用该法大量生产汽车零件外，还生产航空和航天用构件，其典型产品为福特Zeta发动机的燃油分配器。美国宾夕法尼亚洲Johnstown的Concurrent Technologies Corp.(CTC)起着国防部的金属加工制造技术国家中心(NCEMT)的作用。该公司用触变压铸成形法生产的A356铝合金铸件的机械性能为σb=315MPa,σs=266MPa,δ=12%［9］。正在进行的一项具有挑战性的新研究项目为生产用于LPD-17两栖攻击舰的钛液压操纵阀。目前用半固态金属压铸法生产的最大构件质量达6.7kg，系牌号为“欧洲人”汽车的后部悬挂构件，并已于1995年投产。用该法压铸的汽车构件还有主制动器缸体、齿轮齿条传动的操纵壳体、转向横拉杆头、喷油轨、托架等。触变压铸成形也可在立式压铸机上进行，日本已在这方面取得了专利 3.2 锻造

半固态金属锻造与半固态金属触变压铸实质上并无明显差别，其主要不同之处在于半固态金属在锻造设备上加工成形。锻造半固态金属可以在较低的压力下进行，如图8所示［6］，这使得一些传统锻造无法成形的形状复杂构件可以用半固态金属锻造方法来生产。在半固态金属锻造领域中占领先地位的是美国Alumax公司的子公司Alumax Engineered Metal Processes(AEMP)［9］。位于田纳西州Jackson的工厂耗资7500万美元，利用该公司拥有的半固态金属锻造专利技术，每年能生产2.25万吨高质量的汽车零件。该公司最近在阿肯色州的Bentonville又建造了一个生产汽车零件的工厂，该厂装备有二条完整的半固态金属锻件生产线。其生产流程为将铝合金液冷却至半固态，用电磁搅拌装置搅拌后在水平连铸机上铸成坯料，其晶粒直径约为30μm。切断的坯料感应加热至半固态(固相率约为0.5)，在立式压力机上锻造。锻造速度每秒几百mm到一千多mm，模压从几MPa到十多MPa，甚至更高。材料的加热、运送、夹持和锻造均实现了自动化。Alumax生产的第一个半固态锻件为福特汽车空调压缩机前、后外壳。克莱斯勒公司214匹马力3.5L24气门V-6发动机上也首次使用Alumax的半固态锻造铝合金摇臂轴支座。由于减少了机械加工，357铝合金半固态锻件支座的单价较球铁的还低13美分。代替球铁的另一个零件是皮带轮枢轴托架，其重量由球铁的0.31kg减为 0.16kg。采用半固态锻造后衬套与皮带轮安装螺柱

可以整体地成型在枢轴托架中，与球铁件相比，每个半固态锻造的铝件可节约费用2.15美元［15］。 3.3 压射成形

1988年美国DOW Chemical Co发明了一种新的半固态金属成形法，该法将普通压铸与注塑成形这两种工艺结合在一起，取消了通常的熔化设备，是一种一步成形的半固态镁合金加工方法，并取得了专利。1990年后在密执安的Ann Arbor成立了独立的Thixomat,Inc.从事该项技术的商业性经营。第二代设备于1991年10月投入使用。由HPM公司制造的3920kN半固态触变成形压射设备主要由两部份组成，其模具的锁型机构与普通压铸机的相同，而压射机构则采用带电热装置的螺旋式压射机构，其原理如图9所示［16］。颗粒状的AZ91D镁合金通过加料器加入到多段控温的圆筒中，为防止氧化从加料器处通入氩气，圆筒内装有可前后运动及旋转的螺旋搅拌器。圆筒用感应与电阻两种方式加热。转动的螺旋将加热至半固态的原材料向前输送，材料在混合的同时受剪切力的作用，当一定数量的半固态镁合金进入螺旋前方的储存室后，螺旋即以预定的速度向前运动，将金属浆料压射入模腔，压射完成后，螺旋向后回复到原位。该设备的生产率为123kg/h，可以生产的最大零件的质量为1.5kg。对于AZ91D镁合金压射温度为580℃，较普通压铸低70～80℃，此时金属浆料的固相率为0.3。设备从室温启动到达到工作温度约需90min。螺旋压射时的速度为250～380cm/s，半固态金属所受的压强为31～55MPa。设备由计算机控制，运行1h的平均能耗约为29kW。该法生产的零件尺寸精确，性能也较压铸的更为优越，见表3。而镁合金零件的价格则较热室压铸机生产的低10%［17］。利用该技术已生产了50万个以上的调整器变速箱壳体，生产的零件还有工业电子显示器框架、铰接件、电子仪器壳体等。利用该项技术已有40多种零件通过了原型试验，遍及汽车、电子及消费品各个领域。

图9 镁合金压射触变成型设备示意图

镁及其合金的几种表面处理方法

金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中，不可避免地会被氧化，产生一层厚薄不均的氧化层。同时，也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。油污及某些吸附物，较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理，或直接用化学处理。

对于严重氧化的金属表面，氧化层较厚，就不能直接用溶剂清洗和化学处理，而最好先进行机械处理。通常经过处理后的金属表面具有高度活性，更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。为此，处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。经不同处理后的金属保管期如下： （1）湿法喷砂处理的铝合金，72h； （2）铬酸-硫酸处理的铝合金，6h； （3）阳极化处理的铝合金，30天； （4）硫酸处理的不锈钢，20天； （5）喷砂处理的钢，4h；

（6）湿法喷砂处理的黄铜，8h。 镁及镁合金表面处理方法

[方法1]脱脂处理。常用溶剂为：三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯和丁酮等。

[方法2]脱脂后在下述溶液中于70-75°C下浸渍5min：氢氧化钠12水100用冷水冲洗，再于下述溶液中在20°C浸渍5min：氧化铬10水100无水硫酸钠2.8用冷水冲洗，再用蒸馏水洗涤，在40°C干燥。 [方法3]脱脂后在6.3%的氢氧化钠溶液中于70°C下浸渍10min，水洗后，再在下述溶液中于55°C浸渍5min：氧化铬13.8硫酸钙1.2水85用蒸馏水洗涤，再在下述溶液中于55°C浸渍3min：氧化铬10硫酸钠0.5水89.5经水洗后在60°C以下干燥。 [方法4]在下述溶液中于20°C下浸渍3min：氧化铬16.6硝酸钠20冰醋酸105水100用冷水冲洗，蒸馏水洗净，在40°C以下干燥 [方法5]在下述溶液中于60-70°C浸渍3min：重铬酸钠10硫酸镁5硫酸锰5水80用冷水冲洗，蒸馏水洗净，在70°C以下干燥。

[方法6]脱脂后在下述沸腾溶液中浸渍20min：重铬酸钠1.5硫酸铵3氨水(d=0.88)0.3水93.7用温水冲洗，蒸馏水洗净，干燥。 [方法7]在30°C以下氟氢化铵10%的溶液中阳极化至电流密度低于0.45A/m2（一个电极面板），交流电压90-120V，然后水洗，干燥。 [方法8]在20-30°C的下述溶液中阳极化：氢氧化钾12铝0.75无水氟化钾3.4磷酸钠3.4高锰酸钾1.5水80交流电压85V，电流密度1.1-1.4A/m2，然后用冷蒸馏水洗净，干燥。 [方法9]脱脂后在70°C的下述碱液洗5-15min：氢氧化钠23-34水400用冷水洗5min，再于下述溶液中浸渍5-15min，温度55°C：氧化铬57-68硝酸钙5水450用冷水洗2min，再于下述溶液中浸渍3-12min，温度55°C：氧化铬45磷酸钠8水450在冷水中洗2min，再在40°C下干燥30min。 钙在铸造镁合金中的作用

钙加入到镁合金中可以提高其在空气中的着火点,含钙2%～5%的镁合金的着火点接近750℃,在通常的熔炼温度范围内不发生燃烧;少量的钙加入到镁合金中可细化镁合金的铸造组织,并提高其力学性能;此外,适量的钙在镁合金中形成热稳定性很高的第二相,显著提高镁合金的高温强度及蠕变性能,成为重要的汽车用低成本高温抗蠕变镁合金。 安全切削镁合金技术

切削镁合金零件是一项危险性很大的加工操作。因为镁合金的熔点很低(651℃)，在切削中，产生的也高达500-600℃的切屑飞溅，使操作者处于不安全条件下加工。

加之高温的碎屑和粉尘与冷却液中的油剂混合，很容易引起燃烧，稍有不慎(处理不当)，将会造成火灾事故发生。通常在切削过程中，要求一定将产生的切屑处理好，将碎屑和粉尘，迅速处理出加工现场。一般采用在刀具前加一个隔离罩，防止切屑乱飞，将碎屑和粉尘及时清扫干净。条件好的公司，使用真空吸尘器把切屑、碎屑和粉末从切削区抽吸到集屑箱内，然后进行清理。经过长时间的加工实践证明，采用干式切削或使用最小量润滑(MQL)液冷却与使用真空吸尘方法相结合的方法，能较好的收集切屑，取消清扫碎屑和粉尘的工作程序。但是，附加在机床上的真空吸尘器将给换刀和机床的高速运动造成不便。

油剂冷却液虽然减少，但还不能完全取消，所以造成火灾事故的危险依然存在。另外混合在油剂冷却液中的碎屑和粉尘也再不能回收利用，所以还需付出另派专人处理的费用。 最近，西班牙达诺巴特(Danobat)集团所属的IDEKO研究所，为满足高速切削镁合金零件的市场需要，和多家公司合作新开发出一种安全可靠的新加工方法。而其中的核心技术是设计出一台能包括中空的刀具、夹头和主轴在内的新型真空吸尘系统，及时、高效、彻底地将切屑和碎屑与粉尘抽吸到一个较大空间的集屑箱内。正是这个与冷却液加注方向相反的吸尘系统，使镁合金的高速切削变得安全、可靠。 切削中产生的易燃镁合金的切屑、碎屑和粉尘可通过包括中空刀具、夹头和主轴在内的真空吸尘系统，抽吸到集屑箱内。

在新的真空吸尘系统中，最关键的零件有特别设计的新结构刀具、刀具夹头。新型刀具设计成中空型刀体和具有特殊几何形状的硬质合金刀头。通过使用CNC系统所具有的圆弧内插补功能，控制刀具的切削运动，和设计出的具有断屑、定向控制切屑排除方向功能的切削刃共同作用，产生出的体积小而且容

易折断的切屑，因而使镁合金切屑的收集与排除变得快速、容易。该系统设计中，刀具夹头选用了HSK刀夹结构形式，与通入大流量高压冷却液效果相同，有利于切屑的顺利排除。

据IDEKO公司透露，使用该系统能及时排除切削镁合金切屑的95%。同时，还对该系统能否用于其它材料，例如铝合金加工，进行了试验研究，结果表明，只要处理好影响系统全局的关键问题，例如，使用能产生出体积小、易折断切屑的刀具，即可在加工中使用新型真空吸尘系统。 推动中国镁业科学发展

2007年全球金属镁产量将超过70万吨,而中国的金属镁产量也将超过全球产量的80%以上。但是,中国绝非金属镁强国,我们的生产方式、金属镁的质量、金属镁的应用等与国际先进水平尚有一定差距。作为河南省50户高成长型高技术企业和河南省镁合金及制品工程研究中心所在地,维恩克科技集团身负使命,我们有责任根据中央经济工作会议的精神,坚持好字优先,推动金属镁产业科学发展。

好字优先就是要不断地进行产业升级,转变产品结构,使企业完成由金属镁冶炼和初级产品生产厂向全球镁合金高端材料供应商的转型。8年来,维恩克科技集团从一家镁合金牺牲阳极制造商逐步发展成为以洁净镁及洁净镁合金材料的研究、开发、生产、销售和技术服务为主营业务的高新技术企业。洁净镁是一种高科技新材料,是指对镁中金属杂质和非金属夹杂物(主要是氧化物、熔剂夹杂)进行严格控制的高纯净金属镁,目前全世界只有极少数企业能够工业化生产。镁的纯净度越高,其性能越好,使用寿命越长,当镁中各种杂质降低到一定水平,其性能将发生质变。因此,洁净镁已成为各种苛刻条件下高附加值产品和各类高端应用产品的基础材料,其生产具有巨大的社会经济效益。随着市场对高端特种镁合金需求的快速增加,我们将进一步解决产业化过程中的问题,将企业打造成全球最具竞争力的洁净镁材料生产基地。好字优先就是要进一步降低能源和各种资源消耗、降低成本,增强企业的竞争力。根据全国有色金属行业节能减排会议的要求,每吨金属镁冶炼能耗降低30%,维恩克对金属镁冶炼的全过程进行了能量系统分析,提出了能量分级利用的节能概念和具体措施,包括回转窑的余热利用、利用高温空气燃烧技术的蓄热式还原炉、短流程生产方式、利用生活与工业废水制备水煤浆、利用余热驱动射流真空泵等,通过全线节能改造,可在近期内使吨镁综合能耗降低50%,并进一步降低硅铁、矿石和其它资源的消耗。 好字优先就是要实现生产过程的洁净化,通过一系列节能环保技术的应用与装备的改造,进一步降低排放,实现绿色生产。

好字优先就是要加大研发投入,不断进行技术创新与产品开发,在镁合金高端产品领域里,提高全球市场占有率。维恩克的洁净镁合金材料包括:超低杂质金属镁及特种镁合金材料、洁净镁合金电化学材料-高电位镁合金牺牲阳极、高延展性镁合金变形加工材料-高品质镁合金半连续铸造棒/板材、海绵钛生产专用高品质镁合金还原剂、镁合金燃料电池材料等。公司的所有产品品质均为世界一流,部分产品的市场占有率全球第一,并不断研究开发推出镁基材料新品种,成为全球镁基材料高端产品领域的专业化精品企业。

镁合金的摩擦挤压焊

我们对四种镁合金的摩擦挤压焊进行了研究。它们是三种模铸镁合金和一种锻造镁合金：AM50、AM60、AZ91和AZ31(锻材)。所有合金都成功地实现了它们自身的及互相间的焊接,而没有出现因铸材中夹杂的气体所引起的任何问题。但和铝合金的摩擦挤压焊相比，保证获得理想焊点的处理参数更为严格。 1.前言

近年来,在汽车工业中,人们对于车体部件采用许多用压铸法制造的镁合金零件具有浓厚的兴趣[1～3]。这些材料延性有限,含有存留气体,通常难以用熔焊技术进行满意的焊接。由于大部分镁合金是由铸造方法生产,过去没有改进其焊接技术的广泛需求。摩擦挤压焊(FSW)的固态连接技术在1991年获得专利[4],最初用以扩展由于裂纹和气孔问题难以用熔焊技术进行连接的一些铝合金的可焊性。该新焊接工艺的范围目前已扩展到铅、锌、铜、钛和铁基合金的焊接,并取得了不少可观的成效。

特别引起人们对连接铸镁零件之兴趣的是将铸造铝和锻造铝彼此FSW的成功。铸造材料含有明显的气孔,表明存在残留的气体,用熔焊法将遭遇到存在这些气体所造成的问题,而FSW可在焊缝或在紧邻的热影响区(HAZ)产生无气孔的理想焊接点[5,6]。

2. 镁合金摩擦挤压焊试验的实验结果

英国焊接研究所(TWI)所做的工作是针对四种镁合金:三种铸造合金(AM50、AM60和AZ91)和一种锻造合金(AZ31)。AM合金中铝和锰作为其主要合金化元素,而AZ合金含铝和锌作为其主要合金元素。所有这些合金对于在汽车工业中的应用都是重要的。 试验是在尺寸为140mm×100mm×6mm的小的板件上进行的,只是AZ31板稍厚,为614mm。后者并未被加工成和其他板的厚度一致,但FSW焊具能使6mm厚的材料完全焊透,并可以稍“犁”入较厚的AZ31中。所用的FSW焊具是带有普通螺纹的螺栓或MX TrifluteTM设计的螺栓。研究了旋转和横向进给速度的变化范围。第一轮试验是在AM50合金板上进行的,转速为250～500rpm,横向进给速度为160～450mm/min。经测定,在355rpm和160～224mm/min下得到满意的焊接,并对其他焊镁合金采用355rpm作为标准旋转速度,从而建立了焊接质量的直接比较。对其它一些合金,横向进给速度在160～315mm/min内变化,且选定160mm/min作为用以比较焊透焊缝的最佳进给速度。

试验发现,AZ91和AZ31合金的自身焊接相当容易,可获得光滑的焊接表面,特别是AZ31合金。然而,对AM50和AM60合金,虽然可获得相当光滑的焊缝,但发现在一定条件下这些材料会粘着在FSW焊具上,并一开始就引起焊接表面上出现轻微的撕裂外观,然后FSW焊具开始将材料从板上粘下,并留下表面空洞。还发现锻造镁合金AZ31和最软的铸造合金AM50能以稍高于其他两种合金的横向进给速度进行焊接。焊缝宏观断面表明,在160mm/min的进给速度下,AZ91的焊接点是完全边缘平行的,而其他三种合金的焊接点形状较宽。在224mm/min下,AZ31焊接点保持宽大而AZ91和AM60焊接点此时边缘更加平行,并可能在焊缝底部留下潜在的未焊合的根部。在更高的进给速度下,AM50焊接点边界也变得更加平行,且在315mm/min下FSW焊具的焊透能力十分明显地减弱,并留下潜在的未焊合根部异种镁合金的相互焊接最初在160mm/min的进给速度下进行。已经验证,在该速度下对所有的合金,FSW焊具都能焊透。通常,焊缝表面非常光滑。只是AZ91-AZ31焊缝看起来有点粗糙。选取的这些焊缝的一些宏观断面表明,AM50-AM60焊缝是相当平行的,这些合金与AZ91间的焊缝都是如此,但所有与AZ31的焊缝都显现出宽得多的焊接点。

当将异种镁合金彼此焊接时,发现在一些组合中,合金可以同样容易地彼此互相混合,但在另一些组合中,根据某种合金被混入另一合金,焊缝表面外观明显不同。为了强调该效应,以比第一轮异种合金焊接试验更高的横向进给速度(此时为250mm/min)进行了一系列焊接试验。特别是,发现将其他合金混入AZ31的效果比将AZ31混入其它合金的要好,而该取向效应在没有AZ31的焊接中并没有如此关键。值得注意的是在铝合金的FSW处理中有类似效应[7],这可能是由FSW工艺的非对称性质及在高温下两种被焊材料的不同强度和屈服应力所引起的。

从异种合金焊接接头的宏观断面可看到两种合金的良好的相互混合。特别是在AZ31合金中,可清楚地看到一些铝-锰金属间化合物颗粒,它们相对并未受FSW处理的影响。这些颗粒清楚地显示出,即使在相互混合非常良好时它们仍留在AZ31材料中,如留在焊接点的底部———尽管也偶尔发现它们位于沿合金间的界面上。在215kgf的载荷下对选取的焊缝进行硬度测量,在焊缝表面下2mm及4mm处横向移动进行测量。对于自身焊接的单一合金,图形显示出某种程度的分散,在焊接点区域一般可见少许硬化,这可能是由于该处的晶粒尺寸细小所致,但在2mm和4mm处的读数间无明显差别。如所预期,例外者是AZ31,作为锻造产品,其强化大部分来自轧制,在这里和母材相比焊接点硬度较低。对异种合金的接头也进行了硬度测量,通常除了焊接点的晶粒尺寸细化外无明显硬化,只是在热影响区硬度值稍低。

另外,对同一材料自身焊接的镁合金进行了一些拉伸试验,表明对AM50、AM60和AZ91,焊接试样的屈服点和母材十分相似,且对AM50和AZ91,极限抗拉强度大约低10%～15%,对AM60则稍高。对AZ31焊件,由于大部分母体强度来自于制造过程中的加工硬化,因而焊接试样的屈服点和极限抗拉强度都明显较低是不足为怪的。

AZ31合金尤其如此:将它放在焊接后退侧焊接质量更好。FSW加工是非对称的,由于焊具的旋转,在接缝的前进侧和后退侧加热效果必然不同。 3. 讨论

所选四种镁合金的初步FSW加工试验表明,尽管其中三个是由高压模铸方法制造的,但它们都能满意地相互焊接,且不存在由材料中所含存留气体而引起的问题。可以很容易地将每种合金进行自身焊接,但焊接过程参数比焊接相同厚度铝合金时的略低。发现AM合金在焊接中有粘焊具倾向,这将导致最终焊接表面上出现表面缺陷。当将异种镁合金相互焊接时,发现将一种合金放在焊接前进侧往往不如将它放在后退侧一样容易成功。对锻造AZ31合金尤其如此:将它放在焊接后退侧焊接质量更好。FSW加工是非对称的,由于焊具的旋转,在接缝的前进侧和后退侧加热效果必然不同。

镁合金轮毂及其电磁泵低压的铸造

镁合金作为最轻的结构材料及可回收的绿色材料近年来备受关注。在汽车工业、电子工业、国防工业等领域的应用增长势头强劲。目前用于汽车上的镁合金零件至少有60种，主要有仪表盘、座椅骨架、方向盘、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂等。德国大众公司预测在未来5年内每辆汽车上的用镁量可以达到60-80kg(1)。近年来，随着原镁材料价格的下降，镁合金成形工艺技术及其装备水平的提高，以及镁合金防腐工艺的改善，镁合金轮毂在汽车、摩托车、自行车上的使用将越来越多。 一．镁合金轮毂的特点及其应用现状 1．镁合金轮毂的特点

在车辆上采用镁合金轮毂能达到轻量化的目的，与铝合金轮毂相比，重量减轻30%左右。此外，尚有其它优点：

①高减振特性：镁合金材料具有较高的阻尼系数，是铝合金的15倍，钢的60倍(2)。阻尼系数越大，振幅衰减越快，减振性能越好。使用镁合金轮毂可减少汽车引擎、悬吊托架及变速箱的震动，提高其使用寿命；同时也提高了汽车行驶过程中的平稳性、安全性和舒适性。据报道(3)，美国研制的一种镁合金汽车轮毂，在轮胎被扎破后仍能以不高于48km/h的速度行驶，汽车不受损害，可防止人身事故。而对骑摩托车或自于行车的人而言，更低的振动性意味着更高价值的享受。 ②高热传导率：对汽车来说，镁合金轮毂具高热导率（较铝合金轮毂略差），可降低煞车系统温度，延长煞车轮毂使用寿命。

③提高汽车性能：较轻的镁合金轮毂有利于改善汽车的加速与刹车性能。

④改善燃油效率与降低污染：使用镁合金轮毂可减轻1.5-2.5%汽车重量，提升燃油效率，降低污染。 ⑤高的刚性：同铝合金轮毂相比，刚性大大提高，因为镁合金轮毂尽管壁厚增加但对重量影响不大。因此，当受到障碍物冲击时能保持轮毂的形状，从而提高轮胎的寿命。 2．镁合金轮毂的应用现状

镁合金轮毂的诸多优点不但能够满足汽车轻量化的要求，同时还能提高汽车某些方面的性能，因此在赛车以及某些高档车上开始使用镁合金轮毂。

镁合金轮毂在汽车上的使用并非最近才出现。早在1967年，英国奥斯汀(Austin)汽车便在Mini Cooper 1275S这款车上开始采用镁合金轮毂，而德国豪华车保时捷（Porsche）的911T也于1973年首次应用镁合金轮毂。由于价格昂贵、防腐问题的困扰，镁合金轮毂一直没在轿车上普及，只是在赛车和少量高级车上使用。但是，随着原镁材料价格的下降、镁合金防腐工艺的提高以及镁合金成形工艺的改善，镁合金轮毂在汽车、摩托车、自行车上的使用将越来越多。 目前在汽车业中，镁合金轮毂除了在赛车上应用较多外，在各大汽车厂推出的概念车上也配备镁合金轮毂，但是在批量生产的车型中应用却不多。目前使用镁合金轮毂的汽车公司及其车型。其中通用的Corvette C5车型标配为铝合金轮毂，但同时也提供Dymag公司生产的铸造镁合金轮毂给消费者选用。除此之外，在轮毂的零售市场上有适合Hyundai、Citroen、Mazda、Mitsubishi、BMW、Audi、Mercedes、Volvo等车型的镁合金轮毂供用户选用，但目前其价格比铝合金轮毂高约一倍。 采用镁合金轮毂的部分汽车公司及其车型 汽车公司车型轮毂生产公司 法拉利 FerrariF355及F50—

保时捷 Porsche911GT（2001）Carrera GT（2003）BBS公司生产的锻造镁合金轮毂

宝马 BMWZ22—

通用 GMCorvette C5Dymag公司生产的铸造镁合金轮毂

马自达 MazdaRX-7Mazdaspeed与Rays公司合作开发的MS-01 MAG锻造镁合金轮毂

汽车上的应用固然是镁合金轮毂的一个重要领域，但不能忽视其在摩托车和自行车上的应用。

在摩托车行业，将近九成的赛车用摩托车都采用镁合金轮毂，不仅如此，镁合金轮毂的应用车型还扩展到运动型摩托车、轻便型摩托车、概念型摩托车，覆盖欧美日十几种主要摩托车品牌，其中仅英国的Dymag轮毂就应用多达400种车型。采用镁合金轮毂的部分摩托车厂家及其车型见表2。在我国，重庆镁业开发出了LX150镁合金绿色概念摩托车，其中有12个零部件采用镁合金材料，包括摩托车前后轮毂、发动机曲轴箱体、箱盖、尾盖及后扶手等。整台摩托车镁合金用量是12公斤，总减重6公斤左右。在2003年9月同铝合金摩托车对比进行路况试验，结果表明(4)，镁合金摩托车百公里耗油2.827L，铝合金摩托车百公里耗油3.243L，两车相比前者百公里节油约0.416L，油耗降低10%左右。同时，CO、HC和NOx的排放限值可达到并超过欧洲Ι号排放标准。另外，从颠簸损坏的程度来看，镁合金摩托车也较铝合金摩托车损坏少，这同镁合金材料的轻量化特点以及镁合金轮毂优良的减振性能有密切的联系。

摩托车厂家车型

本田（HONDA）CBR900RR

雅马哈（YAMAGHA）YZF-R6/R1 川畸（KAWASAKI）ZX12R

铃木（SUZUKI）GSXR1000/GSXR1100/GSXR750 杜卡迪（DUCATI）748/916/996 哈利（MVAGUSTA）F4 系列

布鲁而（BUELL）LIGHTNING X1 凯旋（TRIUMPH）595/955i

在自行车镁合金轮毂的应用中，意大利BASSANO GRIMECA 生产的3辐与6辐的镁合金轮毂具有轻量、坚固的、减振等特点，使用起来不仅便利而且更舒适。我国台湾也有不少厂商从事镁合金轮毂的开发研究，如仪铭东工业股份有限公司于2000年开发出了适用于自行车及电动自行车的镁合金焊接轮毂、远东机械则有三种规格的镁合金轮毂。北京首特钢远东镁合金制品有限公司推出近20款采用镁合金材料的自行车。自行车轮毂占整车重量比重较大，因此在自行车上采用镁合金轮毂前景广阔。

目前，镁合金轮毂在批量生产的汽车、摩托车及自行车上的应用还只是处于起步阶段，要达到目前铝合金轮毂的使用量，还有很多研究工作要做。尤其在我国，尚不具备镁合金轮毂生产的技术和能力。因此，在“十五”科技攻关重大专项“镁合金开发应用及产业化”项目中, 将镁合金汽车轮毂和摩托车轮毂的大规模生产技术与商业化应用为技术突破和产业化目标(5)。其中，镁合金汽车轮毂项目在欧盟的第6框架和中国国家科技部863高新项目范围内展开。镁合金摩托车轮毂项目主要通过中国和德国政府间协议进行。

二．镁合金轮毂电磁泵低压铸造 除了原材料的价格因素外，成形工艺的优劣直接关系到轮毂的质量，同时制造成本的高低也决定了轮毂产品的价格。因此，高质量、低成本的镁合金轮毂的成形技术的开发将是镁合金轮毂大量应用的关键。目前有报导的生产镁合金轮毂的方法有重力浇铸(6)、真空压铸(7)、充氧压铸(8)、低压铸造(9)等方法。此外，也可以采用锻造法。与前述几种方法相比，电磁泵电磁泵低压铸造具有特殊的优势。

目前在国际上比较流行的Cosworth工艺(10)应用于生产一级方程式赛车发动机，可以得到非常高质量的铸件，其关键技术之一就是采用了电磁泵充型低压铸造技术。传统的低压铸造方法主要采用压缩空气充型、保压来完成铸造过程。电磁泵是一种输送导电流体的设备，它的基本原理（如图1）：通以电流的液态金属在磁场中受到洛伦兹力的作用而产生定向移动。其主要参数是电磁铁磁场间隙的磁感应强度B(单位T) 、流过液态金属的电流密度j(单位A/mm2) 以及处于磁隙间升液方向上的金属液体长度L。

它们与电磁泵的主要技术性能指标——压头(ΔP) 间存在如下关系(11) 当电流和磁场足够大时，产生的力可以满足一般低压铸造的要求。首先将经过精炼净化的金属液倒入保温炉内，如有必要再进行二次精炼。当金属液达到浇注温度时，即可在计算机控制下进行充型，充型时金属液流量是根据铸件不同截面处体积不同进行流量控制的，这样可以保证不同截面处液面平稳上升，从而达到平稳充型目的。当金属液充满铸型，经过一定结壳时间后，即可进行升压保压，这样可以确保铸件质量。

电磁泵低压铸造镁合金轮毂具有以下优点：

①电磁泵充型由于不是在完全密封的环境下充型，故可对保温炉内镁液进行细化、净化等处理。充型过程中由于电、磁都可以按预先设计的工艺方案执行，可保证充型过程的平稳进行。

②相对于气压式低压铸造系统来说，电磁泵在铸件升压和保压过程中，只是在升液管中受压，坩埚不受任何压力，因此，大大提高了镁合金低压铸造的安全系数。 ③保温炉只是需要相对密封，这样有利于采用气体保护。而普通低压铸造设备必须要求良好的密封条件，操作时必须采用惰性气体或熔剂保护，提高了生产成本和降低了工作效率。 ④采用电磁泵可以实现设备的连续工作，不会因中间加料而中断操作，采用气压式低压铸造时在加料过程中必须中断操作。

已有研究表明，电磁泵低压铸造装置生产铝合金摩托车轮毂，所得轮毂的性能优于传统低压铸造(12)。但是，镁合金有其独特的合金性能，因此在开发适合镁合金成形的工艺时，需要注意模具设计、参数设定等特殊的地方：

①由于镁合金的比热较小、凝固潜热较小，所以合金液的冷却速度快，镁合金溶液很快在模具型腔中凝固，所以要求充型时间很短，才能保证铸件没有冷隔、欠铸或成型不良等铸造缺陷(13)。

②由于镁合金与铁的亲和性较低，加之优良的热收缩特性，因此可以采用较小的拔模斜度，有时甚至可以采用零起模斜度。 ③镁合金同铝合金相比，对模具温度的要求更为严格，因此为获得优质的铸件，最好采用模温控制器。 ④为避免铸造裂纹，应采取以下一些措施：细化晶粒，提高合金的抗裂性能；严格控制铸型各部位涂料材料和涂料厚度，防止各部位冷速不均而造成应力集中；提高铸型的预热温度等。 表3 AZ91、AM60、A356 三种合金的部分物理性能(14)

合金种类密度，g/cm3热导率，(w/m.K) 比热，(kJ/kg.K) 熔化潜热，(kJ/kg) AZ91 1.8172 1.02370 AM60 1.7961 1.05370

A356（铝合金）2.69159 1.2389 三．结束语

镁合金轮毂用于汽车、摩托车、自行车有其独到的优点，因此镁合金轮毂在车辆工业的应用量必然会迅猛增长。研究开发适合镁合金轮毂的成形工艺势在必行。电磁泵低压铸造技术以其特有的优势，可以预计将在镁合金轮毂的生产中发挥重要作用。

镁合金固相合成和回收的研究进展

镁合金因为密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振效果佳、机加工性能优良等特点，在航空、航天、汽车、家电和通讯等领域的应用迅速扩展，并逐步成为大众化民用材料。而镁冶炼属于高耗能型，故在产品设计时需考虑循环再生问题。目前镁合金产品生产以压铸和触变成形工艺为主，在成形过程中产生的废料如水口、浇道、流道及机加工的车屑占原料的20％～50％[1]。目前处理这些边角料是采用重熔精炼法，缺乏安全性且成本较高。因此，发展一种固态回收镁合金废料的方法具有重要意义。 1 镁合金固态回收技术 1.1 注塑成型工艺 在室温条件下，颗粒状的镁合金原料由料斗强制输送到料筒中，料筒中旋转的螺旋体使合金颗粒向模具运动；当其通过料筒的加热部位时，合金颗粒呈半固态(图1)。在螺旋体剪切作用下，呈半固态的枝晶

组织转变成颗粒状初生相组织；当其积累到预定体积时，以高速(5.5m/s)将其压射到抽真空的预热模具中成形。成形时，加热系统采用了电阻、感应复合加热工艺，合金固相体积分数高达60％，同时通入氩气进行保护。触变注射成形的铸造压力高，能促进金属模具和镁合金料间的热传递，导致表面附近的晶粒微细化，对成形产品赋予了高的耐蚀性和力学强度。

料的温度与压铸方法相比低50％～100℃，因而能控制产品由于热收缩而引起的尺寸变化，并提高模具的使用寿命。此外，触变注射成形的零件可以热处理，而且不需要配备熔化炉，不使用SF6防燃气体，不产生浮渣和炉渣等，兼顾了安全性和环保要求（SF6会破坏大气臭氧层）[2-5]。

图1镁合金半固态注射成型原理图 1.2 反复塑性加工方法

由东京大学研究开发的多次加工方法原理如图2所示[6-7]。这种方法是将镁合金料加工成屑或粗粒粉末填充到模具内，经单纯压缩成形后再进行挤压，两种方式反复进行，使材料充分搅拌和粉末充分均匀化，在反复加工过程中，材料固化到一起，晶粒得到细化，最终得到的材料为具有微细组织的成形固体。

图2多次加工方法的模具结构及寻欢过程示意图

Katsuyoshi Kondoh[6]等用AZ9lD镁合金屑（约2mm～3mm）经上述反复加工后，材料的晶粒变形并随着循环次数的增多而逐渐变细，经过500次反复加工后，通过显微镜便很难分辨晶界，碎屑间的边界也因塑性变形发生冶金结合而消失。原材料中的具有网状和层片状结构的中间相化合物Mg17Al12使晶界易滑移，影响了AZ91D镁合金的抗蠕变性能。但通过反复挤压之后，该金属间化合物得到了细化并均匀分布，经过500次反复塑性加工后，Mg17Al12被固溶到基体中使晶格发生畸变，阻碍了晶界滑移，从而使AZ91D镁合金具有优良的高温抗蠕变性能。另外经反复塑性加工后AZ91D镁合金的硬度达到

127HY（N＝100次加工获得的材料）和139 HV（N=500次加工获得的材料）。 1.3 固相合成镁合金技术

由日本产业技术综合研究所发明的固体循环法[1，8],不对镁合金边角料进行重熔和预备成型，直接通过热挤压由边角料制成高性能的型材，这种方式将边角料表面氧化膜破坏，通过新生面强制固化结合，在强制加工过程中。伴随着动态再结晶，可获得微细晶粒组织[9]。目前，其研究的镁合金主要是AZ91[11-13]、AZ31[8-14]和ZK60[15]。刘英，李元元等[16]则通过此法制备出了AZ80镁合金。结果均发现，镁合金经碎屑热挤出制备成形后，无论是抗拉强度、屈服强度还是伸长率均优于铸造材料的。 目前，固相合成方法包括直接挤压和间接挤压。间接挤压为将镁屑置于模筒中，将其在一定温度下挤压成一锭坯，之后在一定挤压比下将其挤压成棒材，其挤压过程示意图如图3所示。MamoruMabuchi[10，15]分别对ZK60、AZ31合金进行试验，并通过改变挤压温度、挤压比、应变速率等参数来观察氧化弥散相分布情况和晶粒细化现象。同时又将在不同变形温度下获得的挤压棒材同烧结所获得AZ91镁合金进行比较，结果发现烧结的AZ91D镁合金碎屑不能充分结合且不能发生氧化弥散现象；而挤压所获得棒材的组织基本没有裂纹和空穴，晶粒得到明显细化且氧化相均匀弥散，同时在573 K温度下显示有超塑性现象。

直接挤压为将置于具有一定挤压比模筒的镁合金屑，加热到固定温度后保温一段时间并直接挤压成形。Yasumasa Chino等[17]将车削的AZ31镁合金屑在673 K保温1h后，直接在45：1的挤压比下挤压成棒，之后又将棒再次车削成屑，再进行上述步骤，这样反复进行1～5次。结果由于反复循环使位错密度增加，晶粒组织也发生了严重变形并且弥散的氧化相进一步阻碍了晶粒的长大。还发现循环次数越多其抗拉强度和屈服强度越高。这主要是因为随着循环次数的增多，晶粒变得越细小。Yasumasa Chino[17]还将材料磨光脱脂后浸在含有饱和Mg（OH）2，的5％NaCl溶液中3 d，之后再将其浸入铬酸(ρ（CrO3）＝110 g/l)沸水溶液中清除镁合金表面的腐蚀产物。试验结果发现，随着循环次数的增多，模具中的铁元素浸入试样越多，由于铁不能固溶于镁中，只能以游离态分布在晶界，从而降低镁合金的抗蚀性。另外，与一次循环相比，尽管多次循环后材料的氧含量增加，但其结构由原来连续的网状结构变成了不连续的网状结构，这一点使AZ9 I D合金的抗腐蚀性大大降低。

图3固相合成法的间接挤压过程示意图 2 固相合成镁合金的工艺原理 2.1 镁合金动态再结晶机制

镁合金的动态再结晶形核机制，形核的多少与核心长大的速度，均受位错运动能力的控制。当变形温度过低时，位错难以通过运动而实现重组，因而动态再结晶不易发生。当温度升高时，合金中原子热振动及扩散速度增加，位错的滑移、攀移、交滑移及位错节点脱锚比低温时更容易，动态再结晶的形核增加，同时晶界迁移能力增加，因此温度的升高可促进镁合金动态再结晶的发生；动态再结晶是一个速度控制

的过程，变形速度不仅影响新晶粒的形核，而且对新晶粒的尺寸有很大影响，通常情况下，挤压速度提高，挤压时的应变速率增加，Z值增大而晶粒变小。挤压时由于摩擦及变形能等因素，常使变形区内金属温度剧烈升高。因此，挤压速度升高，挤压温度升高，也就是变形温度爿高，Z值减小，晶粒变大。所以当挤压速度增加时，变形速率与温升从两个相反的方向影响晶粒的大小，两者在挤压过程中对晶粒尺寸的贡献相当，使挤压速度对晶粒尺寸影响较小；此外，变形程度对动态再结晶晶粒尺寸也有很大影响，增大变形程度可使晶内位错密度增加、晶格畸变加剧，从而使新晶粒形核数目增多而细化晶粒。在挤压生产中，通常以挤压比（变形程度）来表示金属变形量的大小。挤压比过小，挤压变形不充分，会造成制品性能不均，不能消除材料中的铸造组织，DOO－Myun[18]等通过研究固相合成AZ91D合金发现，挤压比小于15：1所获得的碎屑不能完全结合；挤压比过大，挤压热效应引起的温度迅速升高，影响材料的组织和性能。 2.2 弥散强化机制

在热挤压过程中，动态再结晶使晶粒得到细化；同时由于镁合金易氧化，所以在车削成屑过程中会引起镁合金的表面氧化，氧化层会阻止挤出过程中碎屑的结合，但由于热挤压能够提供大的剪切应力而将该氧化层打破，所以仍能达到充分的冶金结合。打破的氧化层在挤压过程变细，并形成了外加的第二相被均匀弥散在镁合金中[16]。这些弥散相粒子具有钉扎作用，再结晶时，第二相处于晶界上，阻碍晶界或亚晶界的迁移，降低了晶界和亚晶界的迁移速度，能有效地强化晶界和阻碍位错运动，从而提高合金的屈服强度。另外，在外加的弥散第二相周围，挤压时明显产生畸变，畸变区域具有高的位错密度和相对大的晶界取向差，畸变区域成为再结晶的核心，增大了形核率[9]。 3 固相合成方法存在的问题和发展前景

固相合成镁合金的组织与普通挤压制品组织相似，都具有不均匀性，这都是由变形不均匀引起的。通常在挤压过程中，变形温度由制品的中心向外层，由头部向尾部逐渐增加。挤压温度和速度的变化会引起组织的不均匀。翟秋亚[20]等人对AZ31镁合金挤压俸材的研究表明，在横截面和斜截面上，周边组织比中心区组织略显细小和致密些。相应地，纵向挤压组织中也有晶粒大小和剪切条纹分布不均匀现象，边缘区比轴线附近的条纹更加细密，晶粒更小，这主要是因为挤压棒材周边变形量较大，中心变形量较小，导致晶粒细化程度不均。

另外，镁合金特别是再生镁合金中的夹杂对其力学性能有显著危害，疲劳裂纹往往在夹杂处起源。目前用碎屑热挤压的方法回收镁合金还局限在干净的废料上，对于镁合金废料中的Ni、Cu等杂质还没有有效的处理办法。

由于镁合金固相合成方法简单、安全，制备过程不需要用任何对大气能造成污染的保护熔刹和保护气体SE6、SO2，所制备的材料性能优于一般铸造材的，因此是一种低成本，高收益的工艺方法。

镁合金压铸技术的几个主要问题及其应用前景

镁合金材料1808年面世,1886年始用于工业生产。镁合金压铸技术从1916年成功地将镁合金用于压铸件算起,至今也经历了八十余年的发展。人类在认识和驾驭镁合金及其制品的生产技术方面，经历了漫长的探索历程。从1927年推出高强度MgAl9Zn1开始，镁合金的工业应用获得了实质性的进展。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件，1946年单车使用镁合金量达18kg左右。美国在1948～1962年间用热室压铸机生产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。尽管如此，过去镁合金作为结构材料主要用于航空领域，在其它领域，世界上镁的主要用途是生产铝合金，其次用于钢的脱硫和球墨铸铁生产。

近年来,由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求，镁合金压铸技术正飞速发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等。

镁主要由含镁矿石提炼。我国辽宁省大石桥市一带的菱镁矿储量占世界储量的60%以上，矿石品位高

达40%以上。我国生产的镁砂和镁砂制品大量用于出口。充分利用我国丰富的镁砂资源进行深度开发，结合我国汽车、计算机、通讯、航天、电子等新兴产业的发展，促进镁合金压铸件的生产和应用，是摆在我国铸造工作者面前的一项任务。 压铸镁合金的研究

镁合金的密度小于2g/cm3，是目前最轻的金属结构材料，其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金；鉴于镁合金的动力学粘度低，相同流体状态(雷诺指数相等)下的充型速度远大于铝合金，加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，镁合金实际压铸周期可比铝合金短50%。此外，镁合金与铁的亲和力小，固溶铁的能力低，因而不容易粘连模具表面，其所用模具寿命比铝合金高2～3倍。

常用的压铸镁合金大多是美国牌号AZ91，AM60，AM50，AM20，AS41和AE42，分别属于Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn，Mg-Al-Si和Mg-Al-RE四大系列。对与压铸镁合金，目前主要有以下几个方面的研究： (1)高温使用性能：目前AZ及AM两个系列的镁合金压铸件占汽车用镁合金压铸件的90%，这两个系列的镁合金在150℃以上强度均明显下降。现已开发出150℃以上抗蠕变能力的AS系列压铸镁合金，如AS41A合金(Mg43%Al1%Si0.35%Mn)，其175℃蠕变强度优于AZ91D和AM60B，且有较高伸长率、屈服强度和抗拉强度。大众公司Beetle发动机曲轴箱以前一直采用AS41和AS42，最近采用的一种改进的合金AE42在高温下的蠕变性能则更好些。某些微量元素如稀土元素Y、Nd、Sr等，对压铸镁合金具有明显的晶粒细化作用，可提高压铸镁合金的强度和抗蠕变能力，如最近研制的AE42的抗蠕变能力优于传统MgAlSi合金，可在200～250℃长期使用。但AS和AE合金对高温性能的改善仍是有限的，其铸造性能比AZ和AE合金要差，加之稀土元素成本高，使生产和应用受到一定限制。

(2)延展性：目前，镁压铸件在需要安全及高断裂韧性的用途上增长非常迅速。在工作情况下要提高吸收能量的能力，就应提高材料的断裂韧性。通过在合金中减少铝，可以做到这点。AM60和AM50在仪表板托架、转向盘转轴及座椅等安全部件上得到广泛应用，AM20目前还应用到座椅的后背框架。另外，断裂延伸率与温度关系也是相当密切的，尤其是在约50℃以上时，随温度的增加而增加。

(3)镁合金的耐蚀性：耐蚀性也曾是镁合金扩大应用的一大障碍。镁的化学活性高，以镁为基的合金和复合材料易发生微电池腐蚀，一般低纯度压铸镁合金的耐蚀性差。严格规定了Fe，Ni，Cu等杂质元素的高纯度压铸镁合金(如AZ91D)，以及含稀土的AE42，其盐雾试验的耐蚀性已超过压铸铝合金A380，远好于低碳钢。调整化学成分、表面处理和控制微观组织等均可改善其耐蚀性。尽管提高镁合金件耐蚀性的方法众多，但若不从材质本身解决问题，耐蚀性差始终是镁合金件获得大量应用的一个技术障碍。 (4)阻燃镁合金：在镁合金中添加Al(2.5%)、Be合金(Be加入量为0.0005%～0.03%)或含Ca合金，也可有效地防止镁合金液的氧化。目前，一些研究者正在从事具有阻燃性能镁合金的研究，这一研究一旦获得成功，则镁合金就像铝合金一样熔炼和铸造，获得更为广泛的应用前景。

(5)镁合金基复合材料：用碳化硅等颗粒增强的镁合金基复合材料已进行了多年的研究开发，目前虽尚未达到在压铸领域商业应用的阶段，但已用砂型铸造、精密铸造等方法制成了叶轮、自行车曲柄、汽车缸套等铸件，并有将这种复合材料与半固态铸造相结合，应用于压铸和挤压铸造领域的发展趋势。 真空压铸通过在压铸过程中抽除型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体，提高压铸件的力学性能和表面质量。目前已成功地在冷室压铸机上用真空压铸法生产出AM60B镁合金汽车轮毂，在锁型力为2940kN的热室压铸机上生产出AM60B镁合金汽车方向盘零件，铸件伸长率由8%提高至16%。

充氧压铸又称无气孔压铸(Pore-Free Die Casting Process，即P.F法)。该法在金属液充型前，将氧气或其他活性气体充入型腔，置换型腔内的空气，金属液充型时，活性气体与充型金属液反应生成金属氧化物微粒弥散分布在压铸件内，从而消除压铸件内的气体，使压铸件可热处理强化。日本轻金属(株)用充氧压铸法生产计算机的AZ91镁合金整体磁头支架，代替原先的多层叠合支架，不但减轻了支架重量，并且取得了很大的经济效益。该公司还用充氧压铸法成批生产了AM60镁合金汽车轮毂和摩托车轮毂，

与铝轮毂相比，重量减轻15%。 近年来美国、日本和英国等国的公司相继成功开发出镁合金半固态触变射压铸造机。镁合金半固态触变射压铸造机以一定压力将半固态镁合金射入压铸型内而使之成形，其工作原理类似于注塑机。它将预制的非枝晶态镁粒送入螺旋给料机构，在螺旋给料机构中将镁粒加热到半固态，并通过螺旋给料机构另一端的镁合金浆料收集室将半固态镁合金浆料送入压射室进行射压成形。这种铸造成形方法代表了镁合金铸件生产的一个发展方向。 镁合金熔炼作业与安全生产

由于镁合金液很容易氧化，而且表面生成的氧化膜是疏松的，其致密系数α值仅为0.79，不能防止合金继续氧化。镁合金液与大气中氧、水蒸气、氮反应生成不熔于镁液的难熔的MgO、Mg3N2等化合物，混入铸型后即形成“氧化夹渣”。因此，熔炼合金时防氧化至关重要。镁合金的熔体保护主要有两种方法，即熔剂保护和气体保护。

用保护熔剂熔炼通常会带来以下问题：(1)氯盐和氟盐高温下易挥发产生有毒气体，如HCl，Cl2，HF等；(2)由于熔剂的密度较大，部分熔剂会随同镁液混入铸型造成“熔剂夹渣”；(3)熔剂挥发产生的气体有可能渗入合金液中，成为材料使用过程中的腐蚀源，加速材料腐蚀，降低使用寿命。

目前多数厂家使用气体保护，即用干燥的SF6、N2、CO2、SO2气体中的2～4种组成混合气体，在镁合金熔池表面形成致密的连续薄膜以阻止镁合金液的氧化.SF6不是毒性气体，但它对地球的温室效应比CO2严重24000倍，而镁工业的SF6用量占世界总用量的7%(1996年)，将来必然会限制其用量乃至停止其使用，但目前尚未找到SF6的合适替代物。研究表明，用硫磺粉末撒于熔池表面形成的SO2对镁合金液有保护作用。

镁合金压铸件生产的危险大多由加工及后处埋过程中的过失所引起。据日本方面统计，镁合金压铸件生产过程中引发的危险，熔炼占25%，铸造占10%，加工占39%，贮藏及废弃物占16%，电气占3%，其他占7%。显然，加工和后处理过程的危险性超过压铸过程3～4倍。加工过程中，无论是喷砂、车削、铣削、抛光等，均不可避免会产生镁尘屑及火花，如厂房内通凤不良，空气中镁尘浓度过大，一旦火花与空气或地面的镁尘接触，轻则燃烧，重则爆炸。因此厂房内必须安装集尘器并配备防火砂及防火设施。 压铸型设计

由于镁合金的化学、物理参数及压铸特性与铝合金有很大差异，因此铸型设计则不能完全套用铝合金压铸型设计原则。

镁合金液易氧化燃烧，铸造时热裂倾向比铝合金大，在熔化、浇注及压铸型温控制等方面都比铝合金压铸复杂。镁合金充型时间短，排气问题尤为突出，镁合金的比热容和相变潜热均比铝合金低，因而压铸过程中容易发生局部(薄截面部位)提前结晶现象，导致补缩通道堵塞，产生浇不足的缺陷。镁合金压铸型设计主要考虑以下几个方面：

(1)压铸机选择。采用何种形式的压铸机进行生产主要取决于铸件的壁厚。Roland Fink在对“镁合金压铸工艺的优化”问题进行研究的过程中，通过对镁合金压铸经济性、冷室压铸和热室压铸过程分析提出，一般情况下小于1kg的铸件需要采用热室压铸机，以保证薄壁件的充满，大件则推荐采用冷室压铸机。 (2)工艺参数。在压铸生产过程中，选择合适的工艺参数是获得优质铸件发挥压铸机最大生产率的先决条件，是正确设计压铸模的依据。压铸时，影响合金液充填成型的因素很多，其中主要有压射压力、压射速度、充填时间和压铸模温度等等。由于压铸件壁厚和复杂程度的不同，工艺参数选择的变化范围很大。镁合金同铝、锌合金相比，流动性更好，因此二级压射速度可以更大，镁合金的冲头速度比铝合金快约30%，最大甚至超过10m/s。由于镁合金铸造性能如流动性对型温和浇注温度相当敏感，在充型过程中镁合金液极易凝固，必须精确控制型温和浇注温度，否则就易出废品。

(3)浇注系统设计。浇注系统对金属液流动的方向、排气溢流条件、模具的温度分布、压力的传递、充填时间的长短及金属液通过浇道处的速度和流动状态等各个方面，起着重要的控制与调节作用。浇注系统设计总结如下：

内浇道位置：由于镁合金在型腔中比铝、锌等合金凝固都要快，并且一般镁合金压铸件为薄壁零件，因

此内浇道位置的选择必须尽量避免直接冲击型腔表面，保证金属液在型腔中的流动路径最短，以防止出现浇不足和冷隔现象。

充型速度：一般说来，由于镁合金的热力学特性，合金向模具的热传递速度很快，而且凝固区间大，流动性较差，因此为避免浇道镁液过早凝固，应使镁液高速平稳地充入型腔。一般内浇道流速为90～100m/s，对于有些薄壁镁合金压铸件来说，内浇道速度甚至高达20m/s。

内浇道尺寸：在许多情况下，内浇道通过机加工去掉。内浇道宽度应该小于壁厚的50%，以避免修边过程中对铸件造成损伤。为了获得最小的内浇道厚度，同时保证镁压铸件薄壁的要求，内浇道宽度应该尽量取大以保证合适的内浇道截面积。

充填时间：它与内浇道速度紧密相关，对于表面质量要求高的薄壁铸件影响很大。充填时间较铝合金少0%，通常取为10～100m/s。

溢流槽设计对于薄壁镁合金压铸件，最佳的溢流槽入口面积约为内浇道截面积的20%～25%。 充型过程的研究计算机模拟

随着镁合金铸件的应用领域日趋广大，对压铸镁合金的充型性能提出了更高的要求。而目前对压铸镁合金的充型规律、充型性能与压铸工艺参数的关系、充型临界壁厚等了解甚少，因此，亟需进行系统研究。为此，应大力开展镁合金充型及凝固过程的计算机模拟研究，并在此基础上形成专家系统，以指导压铸工艺的制定、压铸型设计、压铸件质量控制，提高镁合金压铸件的合格率及压铸型的使用寿命。 数值模拟软件在汽车镁压铸件中应用最为普遍，德国的一些汽车行业已经成功地模拟了座椅架、触变成型燃油泵、奥迪5倍速变速箱、车轮、4缸发动机缸体等汽车用镁合金压铸件，有效地缩短了产品开发周期，极大增强了企业市场竞争能力。 在汽车工业中的应用前景

据文献报道，现在世界工程构件镁合金需求的98%来自于压铸行业，而其中的70%以上又用于汽车工业，因此镁合金的压铸工艺性能对其在工业中应用的发展起着决定性的作用。

北美是镁合金用量最多的地区，其年发展速度为30%。著名的汽车公司如福特、通用和克莱斯勒等公司在过去的十几年里一直致力于新型镁合金和镁合金离合器壳体、转向柱架、进气歧管及照明夹持器等汽车零部件的开发与应用。1996年政府能源部与通用、福特和克莱斯勒三大集团签署了一项名为“PNGV”(新一代交通工具)的合作计划，该计划的目的在于生产出符合市场要求的节能轿车。通用汽车公司于1997年成功地开发出镁合金汽车轮毂，并且与世界最大的镁生产与加工公司——Hydro公司签定了应用镁合金压铸件的协议；威斯康辛Lindberg触变成形发展中心对镁合金压铸技术进行了创新，采用半固态压铸技术生产出镁合金赛车离合器片与汽车传动零件。欧洲的镁合金用量仅次于北美，其年发展速度为60%。著名的奔驰汽车公司最早将镁合金压铸件应用于汽车座支架，奥迪汽车公司第一个推出镁合金压铸汽车仪表板，可以说德国是推动镁合金压铸发展的先驱与主力军。1997年，德国又由联邦科技教育部(BMBF)牵头，联合大众汽车公司等50余家企业和慕尼黑工业大学等6所大学及研究所，投资2500万马克进行了一项为期3年的“MADICA”(镁合金压铸)发展项目。丰田汽车公司首先制造出镁合金汽车轮毂、转向轴系统、凸轮罩等零部件；三菱公司与澳大利亚工业科技部合作，开发出超轻量镁合金发动机。目前，日本的各家汽车公司都生产和应用了大量的镁合金壳体类压铸件。 镁及其合金的几种表面处理方法

金属表面在各种热处理、机械加工、运输及保管过程中，不可避免地会被氧化，产生一层厚薄不均的氧化层。同时，也容易受到各种油类污染和吸附一些其他的杂质。油污及某些吸附物，较薄的氧化层可先后用溶剂清洗、化学处理和机械处理，或直接用化学处理。

对于严重氧化的金属表面，氧化层较厚，就不能直接用溶剂清洗和化学处理，而最好先进行机械处理。通常经过处理后的金属表面具有高度活性，更容易再度受到灰尘、湿气等的污染。为此，处理后的金属表面应尽可能快地进行胶接。经不同处理后的金属保管期如下： （1）湿法喷砂处理的铝合金，72h； （2）铬酸-硫酸处理的铝合金，6h；

（3）阳极化处理的铝合金，30天； （4）硫酸处理的不锈钢，20天； （5）喷砂处理的钢，4h；

（6）湿法喷砂处理的黄铜，8h。 镁及镁合金表面处理方法

[方法1]脱脂处理。常用溶剂为：三氯乙烯、丙酮、醋酸乙酯和丁酮等。 [方法2]脱脂后在下述溶液中于70-75°C下浸渍5min：氢氧化钠12水100用冷水冲洗，再于下述溶液中在20°C浸渍5min：氧化铬10水100无水硫酸钠2.8用冷水冲洗，再用蒸馏水洗涤，在40°C干燥。

[方法3]脱脂后在6.3%的氢氧化钠溶液中于70°C下浸渍10min，水洗后，再在下述溶液中于55°C浸渍5min：氧化铬13.8硫酸钙1.2水85用蒸馏水洗涤，再在下述溶液中于55°C浸渍3min：氧化铬10硫酸钠0.5水89.5经水洗后在60°C以下干燥。 [方法4]在下述溶液中于20°C下浸渍3min：氧化铬16.6硝酸钠20冰醋酸105水100用冷水冲洗，蒸馏水洗净，在40°C以下干燥 [方法5]在下述溶液中于60-70°C浸渍3min：重铬酸钠10硫酸镁5硫酸锰5水80用冷水冲洗，蒸馏水洗净，在70°C以下干燥。

[方法6]脱脂后在下述沸腾溶液中浸渍20min：重铬酸钠1.5硫酸铵3氨水(d=0.88)0.3水93.7用温水冲洗，蒸馏水洗净，干燥。 [方法7]在30°C以下氟氢化铵10%的溶液中阳极化至电流密度低于0.45A/m2（一个电极面板），交流电压90-120V，然后水洗，干燥。 [方法8]在20-30°C的下述溶液中阳极化：氢氧化钾12铝0.75无水氟化钾3.4磷酸钠3.4高锰酸钾1.5水80交流电压85V，电流密度1.1-1.4A/m2，然后用冷蒸馏水洗净，干燥。 [方法9]脱脂后在70°C的下述碱液洗5-15min：氢氧化钠23-34水400用冷水洗5min，再于下述溶液中浸渍5-15min，温度55°C：氧化铬57-68硝酸钙5水450用冷水洗2min，再于下述溶液中浸渍3-12min，温度55°C：氧化铬45磷酸钠8水450在冷水中洗2min，再在40°C下干燥30min。

CK和CK MB试剂对镁测定的影响

当生化检测处于手工或半自动分析时，我们多注重标本性状（如溶血、脂血或黄疸）对结果的影响，而全自动分析时则重视起样品的交叉污染，近来对项目间的影响越来越重视。我们在工作中发现CK和CKMB试剂对镁的测定有影响，现报告如下。 1 材料和方法

1.1 方法

CK用IFCC推荐的NAC激活酶藕联速率法，CKMB用抗体抑制法，试剂均由北京中生公司提供；镁用MTB法，试剂由上海申能生物医药有限公司提供。 1.2 全自动生化分析仪

日本奥林帕斯公司出品的AU800。

1.3 统计方法 采用两样本均数差异显著性t检验。 2 结果

2.1 测定CK和CKMB试剂中镁离子的含量

必要时将试剂标本稀释，结果分别为9.96mmol/L和9.98mmol/L 2.2 CK对镁的影响

一混合血清单独测镁20次，平均值0.74mmol/L，标准差0.009mmol/L，单独测CK20次，平均值为47.4U/L，标准差3.4U/L；先测CK，紧接着测镁，如此20次，镁均值为0.99mmol/L，标准差0.01mmol/L，CK均值47.1U/L，标准差2.3U/L。经两样本均数t检验显示镁差异存在显著性（P<0.001）而CK差异

无显著性（P>0.05）。用蒸馏水作标本测镁20次，均值0.04mmol/L；先测CK，紧接着测镁，如此20次，镁均值0.24mmol/L。 2.3 CKMB对镁的影响

上述混合血清单独测CKMB20次，均值为8.1U/L，标准差0.5U/L；先测CKMB，紧接着测镁，如此20次，镁均值为1.01mmol/L，标准差0.02mmol/L，CKMB均值为8.2U/L，标准差0.4U/L。经两样本均数t检验显示镁差异存在显著性（P<0.001）而CKMB差异无显著性（P>0.05）。用蒸馏水作标本测镁20次，均值为0.04mmol/L；先测CKMB，紧接着测镁，如此20次，镁均值为0.25mmol/L。 3 讨论

CK和CKMB试剂均含10mmol/L乙酸镁，我们测定CK和CKMB试剂中镁离子的含量，结果分别为9.96mmol/L和9.98mmol/L，与文献一致。本次实验显示混合血清因CK或CKMB试剂的影响镁结果可从0.74mmol/L上升到0.99mmol/L或1.01mmol/L，存在显著性差异，蒸馏水因CK或CKMB试剂的影响镁结果可从0.04mmol/L上升到0.24mmol/L或0.25mmol/L，表明因CK和CKMB试剂含高浓度镁，经分析仪试剂针携带污染，可影响镁的测定，应引起重视。有人报道胆固醇试剂含高浓度镁对镁测定有影响，总蛋白和酸性磷酸酶试剂含高浓度钾对钾测定有正干扰，本实验的结果与上述文献的一致，因CK和CKMB试剂含高浓度镁，对镁的测定有干扰。这是因为分析仪试剂针在两次吸样间往往仅清洗一次，无法将前次试剂残液洗净。在实际工作中可根据不同分析仪的特点，采取下述措施避免CK或CKMB对镁测定的影响：设定CK或CKMB与镁不能紧邻测定；将CK或CKMB与镁设置在不同的测试通道中；增加不同项目测定间的试剂针清洗次数；将CK或CKMB与镁在不同批次中测定等。 原镁的提炼方法

原镁的冶炼方法主要分为两种：一是硅热还原法;二是电解法。目前国内的原镁厂家大都采用硅热还原法中的皮江法，以下就比较成熟的皮江法作简单的介绍。

皮江法生产金属镁是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。

皮江法炼镁生产工序 ：

（1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgOCaO）。 （2）配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。

（3）还原：将料球在还原罐中加热至（1200+10）℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。

（4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用熔剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。 （5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观。

镁合金的冶炼技术

镁合金熔炼工艺的关键是阻燃保护，其次是必须进行精炼处理以去除镁合金熔体中的金属杂质和非金属杂质夹渣及有害气体。 （1）准备工作

备齐工具，检查坩埚，清理炉膛内渣子等杂物，检修电阻丝，保证测温热电偶处在正常位置，使电气控制和自动控温正常，灵敏准确； （2）坩埚、炉料预热

炉料预热去除水分，防止爆炸等安全事故，同时减少炉料中水分带入合金液中的气体含量增加。 （3）装料熔化

在已预热的坩埚中加入预热的炉料，升温熔化。 （4）合金化和精炼

待温度升到熔化温度以上镁锭熔化后加入中间合金，并充分搅

拌使之均匀，再升温至适当的温度，向熔液中撒入精炼剂精炼。此过程关键是要控制好合金加入量和精炼的温度，这是由不同种类的合金决定的。 （5）静置

静置过程的目的是使镁合金液中密度较大的杂质沉淀，因此要控制好静置的温度和时间。 （6）浇铸

静置后取样分析，成分合格后控制好浇铸温度进行浇铸。

在整个熔炼过程中都要进行阻燃保护，保护方法有：以盐类溶剂覆盖于熔体上，并不断加入；在混合保护气体的气氛下处理熔体，在其上形成薄的保护层。具体采用哪种方法依生产工艺而定。

镁合金的新进展

1.镁合金的发展

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90％以上是压铸件。

限制镁合金广泛应用的主要问题是：由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，因此，镁合金的生产难度很大；镁合金的生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成形技术有待进一步发展；镁合金的耐蚀性较差；现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，限制了镁合金在高温（150～350℃）场合的应用；镁合金的常温力学性能，特别是强度和塑韧性有待进一步提高；镁合金的合金系列相对很少，变形镁合金的研究开发严重滞后，不能适应不同应用场合的要求。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az）、Mg-Al-Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（As）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zrn（ZK）、Mg-Zn-RE系（ZE）等合金。

我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用的镁在国内的消耗量又很少，只能作为初级原料低价出口，属典型的资源出口型工业，目前，国内的镁冶金企业大都处于亏损或面临倒闭；另一方面，我国对镁合金的研究和应用更显薄弱。因此，如何利用我国的镁资源优势，将镁的资源优势转变为技术、经济优势，促进国民经济发展、增强我国镁衍业的国际竞争力，是摆在我们面前的迫切任务。 2.镁合金的新进展 (1)耐热镁合金。

耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使它难以作为关键零件（如发动机零件）材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。 己开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si）。稀土是用来提高镁合金耐热性能的重要元素。含稀土的镁合金QE22和WE54 具有与铝合金相当的高温强度，但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍。

Mg-Al-Si（AS）系合金是德国大众汽车公司开发的压铸镁合金。175℃时，AS41合金的蠕变强度明显高于AZ91和AM60合金。但是， AS系镁合金由于在凝固过程中会形成粗大的汉字状Mg2Si相，损害了铸造性能和机械性能。研究发现，微量Ca的添加能够改善汉字状Mg2si相的形态，细化Mg2si颗粒，握高AS系列镁合金的组织和性能。

从20世纪80年代以来，国外致力于利用Ｃ·来提高镁合金的高温抗拉强度和蠕变性能。最近美国开发的ZAC8506（Mg-8Zn-5Al- 0.6Ca），以及加拿大研究的Mg-5Al-0.8Ca等镁合金，其抗拉强度和蠕变性能都较好。

2001年，日本东北大学井上明久等采用快速凝固法制成的具有100~200nm晶粒尺寸的高强镁合金Mg-2at%

Y-1at% Zn，其强度为超级铝合金的3倍，还具有超塑性、高耐热性和高耐蚀性。

(2)耐蚀镁合金。

镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决：①严格限制镁合金中的Fe、Cu、Ｎi等杂质元素的含量。例如，高纯AZ91HP镁合金在盐雾试验中的耐蚀性大约是AZ91C的100倍，超过了压铸铝合金A380，比低碳钢还好得多。②对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要求，可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。例如，经化学镀的镁合金，其耐蚀性超过了不锈钢。

(3)阻燃镁合金。

镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烷。实践证明，熔剂保护法和SF6、SO2、CO2、Ar等气体保护法是行之有效的阻燃方法，但它们在应用中会产生严重的环境污染，并使得合金性能降低，设备投资增大。

纯镁中加钙能够大大提高镁液的抗氧化燃烧能力，但是由于添加大量钙会严重恶化镁合金的机械性能，使这一方法无法应用于生产实践。铰可以阻止镁合金进一步氧化，但是铰含量过高时，会引起晶粒粗化和增大热裂倾向。 最近，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心通过同时加人几种元素，开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金，成功地。 中国镁都－辽宁大石桥

辽宁省大石桥市以其丰富的菱镁资源为世人关注，素有“中国镁都”之称，是世界四大镁矿之一。其菱镁石储量高达二十五万二千九百八十六亿吨，矿床规模之大、储量之多、品质之优均居世界前列，一直为中外地学界所公认。

进入九十年代，大石桥人大力开发具有高技术含量、高附加值的镁质制品，带动了整个菱镁矿业的快速发展，牢固地树立起大石桥镁质制品在世界市场上的霸主地位。到目前，全市已有镁质制品生产企业四百一十七家，年产各类镁质制品二百余万吨，出口量超过了一百万吨。涂层颗粒镁、连铸用耐火材料、镁铬砖等五十多种高新产品不仅高标准地满足了国内钢铁企业的需求，更辐射到美、日、俄等世界上近百个国家和地区，并通过合资、合作等方式，积极引进国外的先进技术、设备和管理经验，形成了一批真正有实力、有潜力、有影响力的镁质制品企业。 这里有全国最大的耐火材料生产基地，装备有目前全国最长的一百一十米最高烧成温度一千八百五十度的超高温隧道窑四座，以及轻烧镁砂窑二十四座、重烧镁砂窑二十座，年产各类镁质耐火材料六十万吨，镁质产品深加工能力和实际水平均居国内首位，所生产的电熔再结合镁铬砖、高纯镁铝铬砖、AOD炉镁钙砖等已完全取代进口同类产品，除销往中国各钢铁、有色冶金、玻璃、机械制造等行业外，还远销日、美、韩、俄及东南亚、欧洲等四十多个国家和地区。 这里有居世界领先水平的涂层颗粒镁脱硫剂生产企业，独家引进乌克兰涂层颗粒镁生产技术和部分关键设备。实验结果证明，大石桥生产的涂层颗粒镁远远优于进口的切削镁粉，结束了中国长期依赖高价进口这种产品的局面，使中国钢铁企业含硫指标由千分之七下降到千分之一以下，解决了长期困扰中国成为钢铁强国的主要难题，并必将在中国的钢铁工业掀起一场新的技术革命。目前，加拿大、韩国的钢铁企业也开始将关注的目光投向中国镁都——大石桥。 大石桥还有居全国领先地位的连铸用耐火材料生产企业。连铸用耐火材料是当今世界钢铁企业广泛使用的一种高科技产品，有助于降低炼钢成本，提高钢的成材率，但多年来在中国却一直是个空白。去年，这里生产的连铸用“三大件”耐火材料（转动式水砖、浸水式水口砖、整体塞棒），替代进口产品，使中国炼钢连铸比由原来的百分之六十提高到百分之九十以上，达到国外先进国家平均水平。国内的攀钢、重钢、涟钢、武钢、湘钢等钢铁企业已纷纷采用这种连铸用耐火材料。

在这些“龙头”企业的带动下，大石桥镁质制品行业正以强劲势头迅猛发展，出现了亚洲最大的高纯电熔镁砂企业和四十多家外商投资镁制品企业，大石桥的外向型经济中发挥着举足轻重的重要作用，实现了中国镁都——大石桥对国内外镁质制品市场的覆盖。

专家提示：尽管“镁”好，但要注意安全

市场再次体现了追涨势头。尽管目前镁价格比较高，但丝毫没有影响镁项目投资的火热，特别是在江浙、广东地区和下游镁加工行业。但在这个过程中，也出现了一些危险的信号。

据从事镁行业技术研究多年的韩薇女士讲，对于传统的原镁制造业，在过去多年实践中，用血的教训已经得出了众多宝贵经验，从而避免了很多不必要事故的发生。但目前由于很多行业新面孔的出现，他们可能了解市场，了解生产工艺，但对安全问题还不足以重视。

比如，从今年2月以来，见诸报端的镁爆炸事故不少于5起，有些是压铸厂，有些是粉剂存储部门，还有一些是运输途中发生的。由于镁爆炸和燃烧不同于普通的事故，事故发生更加突然，往往瞬间发生，并且短时间内较难控制。

有鉴于此，韩女士给出了如下建议。镁的爆炸事故一般分为俩种，一种是粉剂的局部积聚，在碰到温度升高，或者火星、静电时，容易发生小范围爆炸起火。如果其他镁材料离事故现场近，则很容易发生连锁反应；二是在镁熔炼和铸造过程中，在加入添加剂、保护剂和其他剂料时，这些原材料本身携带有水分，从而使熔化的镁碰到了水，进而发生爆炸。针对这两种情况，企业应该做到。一是在镁粉、合金屑和机加工企业，应当在车间安装吸尘器和集料器，把这些镁粉或屑尽快收集，隔离安放；为了防止静电和火花，车间地上应安装疏导静电的设施，员工的衣服和鞋应该不易产生静电。另外，员工的衣服应尽量平展，最好不要有口袋，这样镁粉/屑就不会在衣服的褶皱和口袋内形成积累。对于铸造、原镁生产企业，应该使熔剂等原材料在放入镁熔体之前，保持干燥。

如果你不能确保以上两点，请不要盲目开工生产，否则损失的可能性比盈利的可能性还要大。

更多问题，请到Http://www.chinamagnesium.net下载《镁的安全使用与操作》及《镁屑镁粉的安全加工与处理》，并打印成册，据此指定企业操作规程。 日本制钢开发镁合金射出成型新机种

日本制钢所（JSW）株式会社的镁合金射出成型机器的新机种－JLM100MGⅡ，使用独自开发的高生产性镁合金成型系统，可以大幅提高镁合金材料的利用率、缩短成型周期，降低镁合金产品成本，并且已正式投入市场。

日本制钢所的镁合金射出成型技术，采用美国Dow Chemical公司的Thixomolding技术（不使用传统压铸制程所使用的SF6气体，欧美等国已经从2005年开始禁止使用），加上日本制钢所在塑料射出成型领域里积累多年的经验，于10年前成功开发了镁合金成型机器，在全世界已经累积近300台的销售成绩。日本制钢所的高生产性成型系统JLM100MGⅡ主要包括了长喷嘴系统和非雾化润滑系统，可以将镁合金材料使用效率的制程提高30∼50%，成型周期可以缩短至10秒以内，并且可以保持高达95%的成型良率和高尺寸精度。

日本制钢所株式会社（JSW）的镁合金射出成型机器的新机种JLM100MGⅡ，可以满足手机厂商对光学读取头等零件既轻又强的需求。最近，各大手机厂商加快了使用镁合金部件的步伐，据业界估计，仅去年Motorola最畅销机种V3的镁合金部件的总使用量就在数千万片以上。另外据悉其它的手机厂商也在积极准备大量使用镁合金。

新环保型工艺将应用于镁工业

美国环境保护局称，由环保局和镁工业人士共同参与的试验表明，不到四年，新技术的突破将会诞生新工艺取代六氟化硫在镁生产及熔炼过程中的应用，六氟化硫作为保护气体在镁工业中的应用将成为历史。

此项工作是由美国环境保护局镁工业六氟化硫减排工作组负责的，美国环境保护局镁工业六氟化硫减排工作组由来自于澳大利亚、加拿大、日本和美国的公司和研究院的相关人员组成，主要工作是研究新的环保型熔炼保护技术和工艺。

如果镁工业淘汰六氟化硫的话，将相当于每年减少300万吨二氧化碳的排放，亦相当于50万车每年的排放量。

Master 化学产品公司研究开发新型镁产品加工冷却液

Master化学产品公司研发出一种高级的具有竞争力的冷却液TRIME737，它可以和所有镁合金兼容，最

大到4000ppm。冷却液的构成配方为最佳切削供特有的快捷方式切削和保持刀具的刃的锐利度。 TRIME737冷却液实际上解决了加工镁基合金采用水基冷却液时产生的氢气，残渣、腐蚀等问题。该冷却液产生氢气量少，比任何其它水基冷却液或干净切削油的着火风险都小的多。TRIME737冷却液减少了切削冷却液用量和降低了残渣，提高了机床和部件的干净程度。 镁合金压铸业我国初显气候

随着中国汽车、IT、通讯等产业近年来的快速发展，对镁合金产品的需求不断增长，从而带动了国内镁合金压铸产业的发展。有资料表明，我国镁合金压铸件产量在最近的7年里增长了2倍多，平均年增长率达18%，而且在一些地区还形成了不同产品种类和规模的镁合金压铸产业群体。

在广东省，镁合金压铸件生产群体主要由一批台资和港资企业组成，他们主要集中在珠江三角洲一带。以生产计算机、通讯和消费类电子产品部件为主，代表性企业有：台资企业富士康、黄江精诚，港资企业嘉瑞、镁达等。在长江三角洲地区，近几年也涌现出一批镁合金压铸企业，以台资居多，主要投资地点是上海、苏州、昆山等地。其中，上海乾通汽车附件公司是国内目前生产较大型镁合金压铸件的专业厂，也是在为汽车配套的企业中最具代表性的，其产量约占全国镁合金压铸件产量的1/3。并已经与世界上最大的镁合金压铸厂合作组建了上海镁镁压铸厂，总投资额达2000万美元，主要生产汽车和摩托车用镁合金压铸件，计划每年生产净重达3000吨左右的镁合金零件。台湾华孚科技是世界上非汽车领域最大的镁合金压铸件生产企业，该公司已投资6000万美元在上海建立了上海中镁科技公司，主要生产移动电话和笔记本电脑镁合金壳体，全公司70%的产品将在上海制造。

在重庆地区，则以重庆镁业科技股份有限公司为龙头，产品定位在汽车、摩托车和手动工具等镁合金压铸件上。按照规划，到2010年，90%重庆产摩托车每辆最少使用8公斤以上的镁合金压铸件。其他地区也有一些规模较大、颇具特色的企业，如青岛金谷镁业股份有限公司以家电、通讯类产品为主，为海尔、海信、摩托罗拉等公司提供产品；一汽铸造有限公司以汽车用镁合金压铸件为产品定位方向，批量生产轿车方向盘和大马力柴油机汽缸罩盖。

业内专家认为，虽然镁合金压铸业在我国仍处于起步阶段，与国外的差距也很大，但我国原镁产量居世界首位，占全球产量的70%，为发展镁合金压铸提供了良好的基础。同时，镁合金作为最轻的金属工程材料，凭借其优良的机械性能和抗电磁干扰及屏蔽性能，在我国汽车、摩托车及3C领域的应用越来越广，可以预计，我国镁合金压铸业大发展的时期正在到来。 皮江法炼镁工艺原理

皮江法生产金属镁是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。 皮江法炼镁主要化学反应式为：

（1）白云石在回转窑或竖窑中煅烧： （2）在还原罐中的还原反应

皮江法炼镁生产工序

（1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgOCaO）。 （2）配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。

（3）还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。

（4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。 （5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观。

（6）造气车间：将原煤转换成煤气，作为燃料使用。直接使用原煤的镁厂没有造气车间。 镁的应用领域

无论是在国内还是在国外，镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原及其他领域。

由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大

消费领域是作铝合金添加元素。2002年世界主要地区原镁消费中，共用了14.56万吨镁生产铝合金，占原镁消费总量的40%；我国2003年共用2.1万吨镁作为铝合金添加元素，占消费总量的41%。一般来说，镁与原铝的消费比率约为0.4%。 2002年世界主要地区原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸生产行业中，北美、拉美、西欧用量最多，因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明，在过去10年里，镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右，而且这种发展趋势还会继续。

欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2002年世界主要地区原镁消费中，5.73万吨用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，但其用量仅为碳化钙的1/6—1/7，镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁粒0.4—0.5公斤，脱硫后含硫量0.001—0.005%。

使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的防止金属腐蚀的方法，镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。

在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。

2003年中国原镁消费量（单位：万吨）

消费领域 铝合金 消费量

2.10

压铸 1.02

炼钢脱硫 稀土合金 金属还原 0.80

0.40

0.30

其它 0.50

合计 5.12

2002年世界主要地区的三大用镁行业的原镁用量（单位：吨）

用镁行业 北美 铝合金 压铸

56165 60649

拉美 4899 4972 4650

西欧 42943 43602 21048

亚洲 大洋洲 31984 18215 3650

非洲与中东 9622 365 340

总量

占总消 费量%

同比% 1.96 17.65 36.83

145613 40.00 127803 35.00 57385

15.70

炼钢脱硫 27697

镁合金的应用领域

镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等）、3C领域等。

镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。

在国外，B-36重型轰炸机每架用4086kg镁合金簿板；喷气式歼击机“洛克希德F-80”的机翼用镁板，使结构零件的数量从47758个减少到16050个；“德热来奈”飞船的起动火箭“大力神”曾使用了600kg的变形镁合金；“季斯卡维列尔”卫星中使用了675kg的变形镁合金；直径约1米的“维热尔”火箭壳体是用镁合金挤压管材制造的。

我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件：一个型号的飞机最多选用了300-400项镁合金构件；一个零件的重量最重近300kg；一个构件的最大尺寸达2m多。

在军工方面需要镁合金板材以提高结构件强度,减轻装备重量,提高武器命中率。目前国内需要的板带材不得不从国外进口。

镁合金在汽车工业的应用

近二十年来，世界汽车产量持续增长，年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一，而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求，汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重，以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料，能满足日益严格的节能的尾气排放的要求；可生产出重

量轻、耗油少、环保型的新型汽车。镁合金汽车零件的好处可简单归纳为： ·密度小，可减轻整车重量，间接减少燃油消耗量；

·镁的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷； ·镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低；

·镁具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。

镁合金在汽车上用作零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱，之后用量和应用部位逐渐增加。六十年代在有的车种上用量达到23千克，主要用作阀门壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。八十年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量，镁合金的耐蚀性得到了解决，同时，成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从九十年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。

镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里，其年增长速度超过15%。在欧洲，已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车，每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5kg镁。乐观的估计认为，出于减重的需求，每辆汽车对镁的需求将提高至70—120kg。

目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。

世界汽车工业用镁合金压铸件的统计（单位：万吨）

数据来源：IMA

地区 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 北美 1.23 1.72 2.02 2.60 3.63 4.75 5.16 5.93 欧洲 0.63 0.64 0.54 0.64 0.74 1.06 1.34 1.68 日本 0.15 0.14 0.18 0.30 0.50 0.68 0.91 1.23 其它 0.50 0.49 0.50 0.50 0.52 0.54 0.56 0.60

1999 6.82 2.20 1.66 0.66

2000 7.85 2.61 2.24 0.73

合计 2.51 2.99 3.24 4.04 5.39 7.03 7.97 9.44 11.34 13.43

镁的性能详解

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。

镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。

镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。 镁物理性能

除了比重低，镁还有很多其它的良好的物理特性，使之在汽车结构材料应用中，有时比铝和塑料更有应用价值。镁物理性能的主要优点是： 比铝高30倍的减振性能； 比塑料高200倍的导热性能； 其热膨胀性能只有塑料的1/2。

表1 镁物理性能的优点

A380 物理性能 单位 AZ91 AM60 DC Sp比重 传热系数 膨胀系数 g/cm3 W/m0k μm/m0k 1.81 51 26 1.79 61 25.6 2.74 96 22 T6 2.69 159 21.5 1.4 0.33 34.5 1.05 0.28 76.5 7.8 14 12 A356 尼龙 ABS 钢 减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 %@35MPa J/L0k kJ/L 0C 29 1900 673 470-595 52 2640 1066 1.2 2590 1200 540-615 540-595 555-615 Mg/cm/d 3天5% NaCL 镁机械性能的优点

0.02 0.05 0.1 0.5 和压铸铝合金相比，镁除了上述物理性能等优点，还具有较高的机械性能。镁的强度和刚度要明显好于塑料，延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。见下表2。

镁机械性能的缺点

镁的强度和硬度比钢低很多。它的拉断强度和疲劳强度也比铝低，见下表3。但是，它的性能重量比(性能/比重)要明显好于所比较的其它材料。从绝对值讲，钢的性能是所有汽车材料中最好的。但镁的屈服强度比是钢的二倍，模量比几乎相同。更有利的是，镁部件在设计和铸造时，可通过变化截面，布置加强筋和改善表面特性，来减轻材料性能低的不利因素，以保证镁部件的质量和耐用性。

表2 镁机械性能的优点

机械性能 单位 条件 AZ 91D AM 60 AI A380AI A356 尼龙 ABS 压铸合金 T6 拉断强度 屈服强度(拉伸) 屈服强度(收缩) 剪切强度 MPa 140 82 34 60 34 214 145 135 205 90 MPa 165 186 MPa MPa Ambient Ambient 230 150 220 320 160 262 185 195 170 45 40 ~330 ~200 钢 RB疲劳强度 MPa 5x108 cyc 0.1%蠕变强度 无缺口冲击Joules 强度 有缺口冲击Joules 强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度 泊松比 $ GPa GPa Ambient Ambient MPa 1250C 6 22 3.5 11 1.5 3.2 3 45 14 65 0.35 8-15 45 4 72 27 5 73 28 80 8 17 30-50 207 83 140 0.30 8.9 2.1 60 0.35 80 0.33 表3 镁机械性能的缺点

机械性能 单位 条件 AZ 91D AM 60 AI A380AI A356 尼龙 ABS 压铸合金 T6 钢 拉断强度 屈服强度(拉伸) 屈服强度(收缩) 剪切强度 RB疲劳强度 0.1%蠕变强度 MPa MPa Ambient Ambient 230 150 220 130 320 160 262 185 195 45 170 40 ~330 ~200 MPa 165 130 186 MPa MPa 5x108 cyc 140 82 60 214 145 205 90 MPa 1250C 34 34 135 无缺口冲击Joules 强度 有缺口冲击Joules 强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度 镁合金锭

$ GPa GPa Ambient Ambient 6 22 3.5 11 1.5 3.2 3 45 14 65 8-15 45 4 72 27 5 73 28 8 17 30-50 207 83 8.9 2.1 60 金属镁锭:

化学成份 % 级 别 牌 号 不小于 元素（不大于） Mg Fe Si Ni Cu AI CI Mn Ti 杂质总和 % 0.04 0.05 0.10 0.20 特级 Mg99.96 99.96 0.004 0.004 0.0002 0.002 0.006 0.003 0.003 -- 一级 Mg99.95 99.95 0.004 0.005 0.0007 0.003 0.006 0.003 0.01 0.014 二级 Mg99.90 99.90 0.04 0.01 0.001 0.004 0.02 0.005 0.03 三级 Mg99.80 99.80 0.05 0.03 0.002 0.02 0.05 0.005 0.06 -- -- 主要用途：适应用户的要求提供具有各种化学成份和机械性能的压铸或铸造用的镁合金。 镁合金的化学成份（ % ）

硅 ( 最铁 ( 最铜 ( 最镍 ( 最单一其余 其余杂质 型 号 铝 AI 锌 Zn 锰 Mn 杂质 ( 最总量 ( 最( 最大 ) 大 ) Sn 大 ) Fe 大 ) Cu 大 ) Ni 大 ) 大 ) 0.004 0.004 0.004 0.015 0.008 0.008 0.001 0.001 0.001 -- 0.01 0.01 余量 -- -- 0.023 0.015 0.015 AZ91D 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.40 0.05 AM60B 5.6-6.4 ＜ 0.2 0.26-0.50 0.05 AM50A 4.5-5.3 ＜ 0.2 0.28-0.50 0.05 AS41A 3.7-3.8 ＜ 0.1 0.22-0.48 0.6-1.4 AM20 1.7-2.2 ＜ 0.1 ＞ 0.5 0.05 -- 0.004 0.04 0.008 0.001 0.001 -- 0.01 0.30 -- -- ＜ 0.008 应用户需要可加入百万分之 5 到 15 的铍。 镁合金的机械性能

型 号 AZ91D AM60B AM50A AS41A AM20 镁的用途是什么？ 抗拉强度 ( 兆帕 ) 200-250 190-230 180-220 230-260 160-210 屈服强度 ( 兆帕 ) 150-170 120-150 110-140 120-150 90-120 延伸率 (%) 0.5-3.0 4-8 5-9 3-6 8-12 金属镁是人类可以制得并在空气中长期存在的有实用价值的最轻的金属，在工业上通常由电解法或硅还原法制的。近年来，节能、环保概念在世界范围内趋热，镁由于其重量轻等优异性能，在汽车、航天、航空、铸造、化工电子、通讯、仪器、机械制造、交通、蓄能材料、建筑装饰、球墨铸铁、脱硫剂、格氏试剂、焰火、军事照明弹及镁阴极保护防蚀材料镁合金等产业中应用也迅猛发展。主要产品有：镁型材、牺牲阳极、镁锭、镁合金、镁型材以及镁压铸件等等。

球型镁粉：镁粉是当今世界高科技领域发展较快，用途较广的有色材料，国内外主要用于国防工业：如可做火箭头，导弹点火头，航天器元部件，及照明弹等；用于冶金工业的铸造、钢铁脱硫；还可用于制造香精、单晶硅、制药等其他工业，具有非常广阔的前景。随着现代工业的迅速发展，它在原材料领域显示了越来越重要的地位。