镁合金的发展对我国有重大的战略意义。我国镁矿资源处于世界,发展镁合金有助于缓解我国传统金属矿产的资源危机。镁合金在民用领域的应用,对缓解能源危机、降低污染,特别是提高“中国制造”竞争力有重大的战略意义。
镁合金汽车轮毂:2014年,山西银光镁业的镁合金汽车轮毂销售量比上年增长了三倍,主要是差异化的汽车售后市场。预计2015年会有整车企业应用于电动客车,镁合金轮毂的汽车可节油15%。
镁合金座椅:东风汽车铝合金车身混合动力客车使用了镁合金座椅,用镁型材进行焊接,零件整体减重了25.7%。
镁合金轮椅骨架:生产商是山西省古交市银河镁业有限公司,研发制作镁合金型材深加工产品的企业,主要生产有镁合金轮椅系列、镁合金拐杖、担架、折叠床、桌子等。镁合金轮椅车架通过欧盟认证,出口欧洲市场。
镁合金碱性锅:生产商是北京鼎盛泰来科贸有限公司,镁合金碱性锅重1.3公斤,重量轻,能够中和酸性食物,导热快,为肉类排酸让食物更美味,还能为人体补充镁离子,防治疾病。
镁合金自行车一体轮:生产商是广州镁业金属科技有限公司,已经有国内外自行车厂家批量供货。其优势是稳定性、弹性和减震性都很好,重量轻,低碳环保。
镁合金户外和休闲用品:浙江泰普森已经开始批量生产镁合金材质的系列产品,在销售,获得消费者的欢迎。从2014年到现在,采用该类新兴材料生产的产品,出口额已经超过了3000万美元。
镁空气电池:生产商是大连爱镁瑞电池有限公司,镁空气电池使用自来水甚至喝水、污水作为电解液,其自带的LED灯可持续照明90至100小时,一次可为20部智能手机充电。这种镁空气电池已经在四川地震和尼泊尔地震抢险中作为应急电源应用。
变形镁合金锭的基本铸造工艺参数是速度、温度、冷却水压和结晶器高度,个的可调可控力度大,结晶器一旦制造完毕,它的高度就定下来了。此外,还有一些未纳入制度的相对不太重要的参数,它们也对铸锭组织、裂纹敏感性、致密度、表面品质有一定的影响,例如结晶器锥度、内表面粗糙度、水孔大小、水的喷射角度,铸造漏斗直径、孔径、孔数、沉入熔体深度,等等。
在不同的铸造速度时,铸造速度越大,冷却强度也大,液穴深度随着变小。结晶器高度变小时,强却强度也随着变弱。
在铸造镁合金圆锭时,在一般情况下,采用高一些结晶器,可以避免通心裂纹。加高结晶器高度,如果调低铸造速度,则表面会产状淬火裂纹。对于热脆性较敏感的合金,若采用低结晶器,相应降低铸造速度,但此时锭表面的冷隔成层缺陷却会增多,同时还可能产生横向裂纹。因此,应合理确定结晶器高度与铸造速度,一旦结晶器高度确定了,也就可以选定铸造速度,铸得既无裂纹,表面品质又好的锭坯。
铸造速度一定时,结晶器越高液穴也越深,但当结晶器高度大于200mm后,提高结晶器高度,液穴的变化也不十分明显。
提高结晶器高度,也即相对降低了凝固速度,可延长金属中间化合物的生长时间。结晶器越高,对镁合金金属中间化合物尺寸的增大和数量的增多影响也越明显。在铸造200mm×800mm扁锭时,中间金属化合物的偏析与结晶器高度的关系见表1。
综合各方面的因素,当铸造直径350mm~690mm锭时,结晶器高度以145mm~250mm为佳;铸造200mm×800mm扁锭的适宜结晶器高度为250mm;铸造260mm×960mm的结晶器高度为300mm。
MB15合金的热裂纹敏感性较大,对水冷强度非常敏感,可采取推迟二次水冷方法,不但不会产生热裂纹,而且铸锭表面品质也有所提高。
液态镁在干燥纯净的CO2中氧化速度慢,高温下可发生化学反应形成固态MgO与无定型碳,它可以填充于氧化膜间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,同时还能强烈地抑制镁离子扩散到表面膜的表面,从而阻抑镁的氧化。
镁与SO2反应生成固态MgO与MgS,在熔体表面形成一层致密的保护性强的MgS-MgO复合膜层。
是一种人工制造的气体,它的密度为空气的4倍,在室温下很稳定,但SF6的混合气体发生化学反应时可能形成有刺激性的有毒气体。SF6与镁反应可生成固态MgF2与SO2F2.MgF2的致密度高,可与MgO形成连续的致密氧化膜。值得注意的是,SF6应是干燥的,否则水分会大大加剧镁的氧化,还会生成有毒的HF气体。
保护气氛
是一种非常有效的保护气氛,能显著降低镁的烧损,得到普遍采用。实验表明,保护气氛中含有0.01Vol.%SF6就有的保护功能,但在实际操作中,为了补充SF6与熔体反应和泄漏损耗,SF6的浓度应高些。SF6保护气氛有两种:干燥空气与SF6的混合物,干燥空气、CO2、SF6的混合物。
的价格高且有潜在温室产应,就尽量控制SF6的排放量。保护气氛中的SF6浓度不得超过2Vol.%,否则会引起坩埚损耗。SF6是影响镁合金生命周期(LCA)的主要因素,也是制约镁成为21世纪绿色材料的关键因素。2000年国际镁业协会(LMA)呯吁行业开发新的保护气体以取代SF6。
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