镁合金基础知识

镁的基础知识

 元素序号12的镁是实用金属中最轻的金属。除了轻度以外,还具备刚性、电磁屏蔽性能、震动吸收特性、尺寸稳定性等特长,作为塑料、铝、铁等的代替材料而受到注目。

 制造镁有将近100年的历史,因其容易腐蚀所以制造商稀少,而导致价格昂贵,至今没有被大量地使用。但是,现在随着补充耐蚀性的表面处理技术的开发、中国等镁的采矿地的增加使原料价格下降、加工制造商的增加,镁又被重新受到注目。尤其是安全高效的JSW镁合金触变成型技术“Thixomolding™”的出现,使镁合金能够像塑料成型一样进行加工生产,极大地扩展了镁合金产品的应用。

主要合金的成份(ASTM规格)

合金名 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

主要合金的特点和利用范围

合金名 特点 利用范围
AZ91D 高强度而且高抗腐蚀性 电子产品的机壳等
AM60B 高延伸率且抗冲击力好 汽车方向盘、座椅等
AM50A
AS41B 抗蠕变性能良好 汽车的变速箱等

镁合金的优良特性

实用金属中最轻量的金属

实用金属中最轻量的金属

镁的比重为1.8,只有铝的三分之二,铁的四分之一,在实用金属中重量最轻。

作为结构部件的强度

作为结构部件的强度
与塑料相比虽然镁的比重较大,但因其具有比塑料高的弯曲弹性率以及抗拉强度,可以成型薄壁部件,在要求同样的强度时生产轻量的产品。

传热特性

传热特性

纯镁具有非常优良的热传导率(150W/m.k), 可以高效的释放机器内放所产生的热量。

回收性

回收性
通过再溶解精炼,镁可以比较容易地进行再回收。且回收时所消耗的能耗可以控制在精炼生产时的4%,可以认为镁是一种非常对环境友好的绿色金属。

电磁波遮断特性

电磁波遮断特性

镁具有和铝相似的电磁波遮断特性。

震动吸收特性

震动吸收特性
镁具有能够吸收震动,可以减少噪音以及延长各种装置的寿命。

尺寸安定性

尺寸安定性

尺寸随温度或时间几乎不会发生变化,可以长期保持尺寸精度。

耐凹陷性能

耐凹陷性能
镁对变形有高的抵抗力,不易产生冲击凹陷,可以保持产品的原来形状。

机械加工性能

机械加工性能
镁易于切削加工,可以大幅削减加工时间和成本。

丰富的资源

丰富的资源
镁不仅在海水中存在0.13%, 也大量的埋藏于矿石之中。

每种材料的物理性能比较

材料名 比重
(g/cm3)
熔点
(℃)
导热系数
(W/Mk)
抗拉强度
(MPa)
屈服点
(MPa)
延伸率
(%)
比强度 杨氏模量
(GPa)
镁合金
(射出成型)
AZ91 1.81 598 54 250 160 7 138 45
AM60 1.8 615 61 240 130 13 133 45
铝合金
(压铸成型)
380 2.7 595 100 315 160 3 116 71
钢铁 碳素钢 7.86 1,520 42 517 400 22 80 200
塑料 ABS 1.03 90(Tg) 0.9 96 * 60 93 2.1
PC 1.23 160(Tg) 0.2 118 * 2.7 95 6.7

各种镁合金抗拉试验结果

Material Process Barrel
temperature
(K)
Injection
velocity
(m/s)
Y.S.
(Mpa)
T.S
(Mpa)
El.
(Mpa)
AZ91D Thixomolding™ 878 1.4 180 299 10
(Die casting) * 160 240 3
AM60B Thixomolding™ 893 1.4 148 278 19
Die casting 963 2.9 115 239 12
(Die casting) * 130 225 8
AM50A Thixomolding™ 898 1.4 140 269 20
Die casting 963 2.9 112 232 13
(Die casting) * 125 210 10
AS41B Thixomolding™ 903 1.7 157 249 9
(Die casting) * 140 215 6

The values for die casting are taken from the catalogue

The result of tensile test obtained from thixomolded bar-type specimens at room temperature.

As a reference, catalogue values and actual data obtained with a cold chamber type die-cast process are included. As can be seen clearly, thixomolded specimens show properties superior to die cast ones. As the most of actual parts have rather complicated shapes,it is advisable to choose an adequate safety factors at the designing.

触变成型机“Thixomolding™”与压铸机的区别

Item Thixomolding™ Die-Casting
Hot-Chamber Cold-Chamber
Molding temp.(℃) 590~610 630~650 680~700
Injection speed (m/s) 1~4 1~4 1~10
Injection pressure (MPa) 30~100 7~35 20~120
Material Chip Ingot Ingot
Max. machine size 1300t 900t 9000t
Blow hole Few Small Many
Surface defect Few Small Many
Shrinkage crack Few Small A few
Fluidity Excellent Good Good
Surface roughness Excellent Good Good
Flash Small Few Much
Shrinkage Few Small Many
Mold shrinkage Dimension accuracy 3.8~4.5/1000 Excellent 5~5.5/1000 Good 7~8/1000 Poor
Warp Few Small Much
Mechanical properties Excellent Good Good
Corrosion resistance Good Good Poor
Shot cycle 1(Standard) 0.8 0.9
Material cost 1(Standard) 0.85 0.9
Material yield 1(Standard) 1 1.2
Die's life 1(Standard) 0.9 0.8
Safe operation Excellent Good Poor
Protection gas Do not use Use Use
Dross/Sludge Nothing Much Much
The way into material Screw method gooseneck Ladle pour