Применение магния: технологии пластической деформации магниевых сплавов (I) Экструзионная обработка магниевых сплавов
Введение
В настоящее время мировой годовой объем производства первичного магния и магниевых сплавов составляет около 1 миллиона тонн. Хотя эта цифра все еще значительно ниже, чем у алюминиевых сплавов (более 16 миллионов тонн), магниевые сплавы привлекают все больше внимания благодаря уникальному сочетанию легкости, высокой удельной прочности, отличной демпфирующей способности и электромагнитной экранирующей способности.
В результате магниевые сплавы широко исследуются и применяются в легких конструкционных компонентах, электронике, медицинских устройствах, аэрокосмической, транспортной и металлургической промышленности. Разработка магниевых сплавов ускоряется, обладая сильным долгосрочным потенциалом.
Технологии обработки магниевых сплавов включают литье, пластическую деформацию, порошковую металлургию, аддитивное производство (3D-печать) и обработку поверхности. Среди них обработка пластической деформацией, такая как экструзия, прокатка, ковка, штамповка, равноканальное угловое прессование (ECAP) и вытяжка, играет решающую роль в производстве высокоэффективных изделий из магниевых сплавов.
При обработке пластической деформацией твердые заготовки из магниевого сплава нагревают до определенного температурного диапазона и подвергают внешнему давлению, вызывая контролируемый пластический поток для формирования компонентов желаемой формы и размеров.
В этой статье основное внимание уделяется:
Общие марки магниевых сплавов, подходящие для пластической деформации
Технологии экструзии магниевых сплавов 1/9
• Типичные примеры промышленного применения
Большая часть представленного здесь материала основана на систематическом обобщении существующих технических исследований и производственного опыта.
I. Общие марки магниевых сплавов для обработки пластической деформацией
В зависимости от основных легирующих элементов магниевые сплавы можно классифицировать по следующим системам:
Серия Mg–Al (Mg–Al–Zn)
Серия Mg–Zn
Серия Mg–Mn
Серия Mg–Редкоземельные элементы (Mg–RE)
Серия Mg–Li
Общие марки магниевых сплавов, используемые для пластической деформации, включают:
AZ31B, AZ40, AZ61, AZ63B, AZ80, M1C, ME20M, ZK60, ZK61, WE43, WE54, VW84M и LA103.
Роль основных легирующих элементов
Алюминий (Al)
Алюминий является одним из наиболее широко используемых легирующих элементов в магниевых сплавах. Его максимальная растворимость в магнии составляет примерно 12,7%, образуя интерметаллическую фазу Mg17Al12. Алюминий значительно улучшает механическую прочность, коррозионную стойкость, литейные свойства, текучесть, пластичность и ударную вязкость. Однако избыточное содержание алюминия увеличивает восприимчивость к коррозии под напряжением и хрупкость.
Цинк (Zn)
Цинк имеет максимальную растворимость 6,2% в магнии. Он повышает механическую прочность, коррозионную стойкость и текучесть, а также обеспечивает как упрочнение твердым раствором, так и упрочнение дисперсионным твердением. Однако содержание Zn выше 1% может привести к горячей хрупкости при повышенных температурах. Цинк также обычно сочетают с цирконием или редкоземельными элементами для образования высокопрочных магниевых сплавов, упрочненных дисперсионным твердением.
Марганец (Mn)
Марганец в первую очередь улучшает коррозионную стойкость магниевых сплавов. Сплавы Mg–Mn обладают отличными антикоррозионными свойствами. Mn также удаляет железо и другие примеси тяжелых металлов, предотвращая образование вредных интерметаллических соединений и значительно улучшая коррозионную стойкость в морской воде сплавов Mg–Al и Mg–Al–Zn.
Олово (Sn) и серебро (Ag)
Добавление олова улучшает пластичность и снижает склонность к горячему растрескиванию при термической обработке. Серебро имеет максимальную растворимость 15,5% в магнии и обеспечивает упрочнение твердым раствором, одновременно усиливая реакцию старения, тем самым улучшая высокотемпературную прочность и сопротивление ползучести.
Цирконий (Zr)
Цирконий является мощным модификатором зерна в магниевых сплавах, улучшая качество литья и повышая формуемость при пластической деформации.
Железо (Fe), медь (Cu) и никель (Ni)
Железо является критическим примесным элементом, который значительно ухудшает коррозионную стойкость даже при следовых количествах. Содержание меди выше 0,05% и небольшое количество никеля также сильно снижают коррозионную стойкость, хотя они могут улучшить высокотемпературную прочность. Для коррозионно-чувствительных
применений содержание никеля должно контролироваться ниже 0,005%. 3/9
Литий (Li)
Литий обладает высокой растворимостью в магнии и обеспечивает упрочнение твердым раствором, одновременно значительно снижая плотность сплава. Он улучшает пластичность, но снижает прочность и коррозионную стойкость.
Кальций (Ca)
Кальций имеет ограниченную растворимость в магнии и образует фазу Mg2Ca. Небольшие добавки уменьшают окисление при плавке и термической обработке, измельчают структуру зерна, улучшают сопротивление ползучести и повышают температуру воспламенения.
Редкоземельные элементы (RE)
Редкоземельные элементы медленно диффундируют в магнии и образуют мелкие, стабильные дисперсные фазы. Сплавы Mg–RE демонстрируют сильные эффекты упрочнения твердым раствором и дисперсионным твердением, что приводит к улучшению прочности при комнатной температуре, высокотемпературной прочности и сопротивлению ползучести.
I. Экструзионная обработка магниевых сплавов
Экструзия - это процесс формования под давлением, при котором нагретая заготовка продавливается через матрицу для получения желаемой формы поперечного сечения. В зависимости от конфигурации станка экструзионные прессы можно классифицировать как горизонтальные или вертикальные.
![]()
Горизонтальные экструзионные прессы
В горизонтальных экструзионных прессах основное направление движения параллельно земле. Основные компоненты включают контейнер, матрицу и плунжер. После загрузки заготовки давление прикладывается через плунжер, проталкивая магниевый сплав через матрицу для формирования требуемого профиля.
Вертикальные экструзионные прессы
![]()
5/9
Вертикальные экструзионные прессы имеют направление движения и экструзии перпендикулярно земле. Они занимают меньше места на полу, но требуют более глубоких фундаментов. Вертикальные прессы обладают такими преимуществами, как низкий износ, равномерная термическая деформация, отличная стабильность размеров и минимальное эксцентриситет труб, что делает их особенно подходящими для производства труб и полых профилей.
Методы экструзии
В зависимости от направления потока материала процессы экструзии включают:
Прямая (прямая) экструзия
Непрямая (обратная) экструзия
Комбинированная экструзия
При прямой экструзии металл течет в том же направлении, что и приложенное давление, что приводит к значительному трению между заготовкой и контейнером. Этот процесс широко используется благодаря сильной адаптируемости оборудования и стабильному качеству поверхности. Типичные температуры экструзии магниевых сплавов колеблются от 300°C до 450°C.
При непрямой экструзии заготовка остается неподвижной относительно контейнера, что устраняет трение и значительно снижает усилие экструзии. Этот метод обеспечивает более высокие коэффициенты экструзии при более низких температурах и обеспечивает однородную микроструктуру и механические свойства, более высокую производительность материала и уменьшение отходов.
III. Экструдированные профили из магниевого сплава и области применения
Экструдированные изделия из магниевого сплава включают сплошные и полые профили. Полые профили требуют сложной конструкции матрицы с каналами потока и сварочными камерами для повторного соединения потоков металла при высокой температуре и давлении.
6/9
В дополнение к обычным методам экструзии, в исследованиях сообщалось о передовых методах, таких как асимметричная экструзия, роторная обратная экструзия, циклическая экструзия, вторичная экструзия и экструзия композитных заготовок. Экструзия также может быть объединена с другими процессами, включая экструзию + ковку, экструзию + волочение и экструзию + прокатку. Типичные области применения
Жертвенные аноды
Экструдированные магниевые жертвенные аноды в настоящее время являются одним из наиболее широко используемых продуктов экструзии магния. Общие марки сплавов включают AZ31B, M1C и AZ63B, поставляемые в круглых и прямоугольных прутках.
Железнодорожный транспорт
Экструзии из магниевого сплава играют ключевую роль в облегчении веса железнодорожных транспортных средств, снижая вибрацию, шум и потребление энергии, одновременно увеличивая грузоподъемность. Крупногабаритные, сверхдлинные, высокоточные профили из магниевого сплава успешно применяются в высокоскоростных поездах, включая панели боковин, багажные полки, направляющие рельсы пола, балки и продольные элементы.
Текстильное оборудование
7/9
Крупные полые профили из магниевого сплава используются в основовязальных машинах и игольных станах, значительно снижая инерцию и улучшая эксплуатационную устойчивость при высокоскоростной работе.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность
В аэрокосмической и военной промышленности экструзии из магниевого сплава используют свои преимущества в легкости и электромагнитной экранирующей способности.
IV. Текущие проблемы в экструзии магниевых сплавов 1. Снижение затрат
Хотя затраты на заготовки могут приблизиться к затратам на алюминий в масштабе, магниевые сплавы обычно требуют более низких скоростей экструзии, чтобы избежать растрескивания, что приводит к более высоким производственным
![]()
8/9
затратам. Разработка высокоскоростных экструдируемых магниевых сплавов имеет важное значение для снижения затрат.
2. Высокая прочность при высокой производительности
Многие профили из магниевого сплава в настоящее время соответствуют уровням прочности алюминиевых сплавов 6061 и 6063, причем некоторые достигают прочности на растяжение, близкой к 500 МПа. Однако производительность и формуемость все еще отстают от алюминиевых сплавов. Текущие исследования направлены на разработку высокопрочных магниевых сплавов, подходящих для высокоскоростной экструзии, что позволит расширить их промышленное применение.
О технической поддержке
Эта статья предоставлена компанией Hilbo Magnesium alloy Material co.,Ltd, производителем и глобальным поставщиком материалов из магниевых сплавов, включая листы, пластины, трубы, прутки и экструдированные профили из магниевых сплавов... и т.д.
Если у вас есть технические вопросы, касающиеся экструзии магниевых сплавов, выбора материала или проектирования применения, пожалуйста, свяжитесь с нашей технической командой:
Электронная почта: scm@hilbo-mg.com
Контактное лицо: Miss. Emily shi
Телефон: +86 13714725615
Факс: 86-0769-82385085
Плита листа магния покрова из сплава магния АЗ31Б-Х24 толстая высокопрочная
Материал запаса плиты магния покрова из сплава магния ВЭ54 высокопрочный
Плита магния покрова из сплава АЗ31Б магния АЗ91Д АМ50А АМ60Б не магнитная
Покров из сплава АЗ31 АЗ91 магния главным образом для тонких плит, штранг-прессования и вковок
На открытом воздухе камень огнива магния корозии стартера огня магния выживания анти-
Всепогодный аварийный стартер огня 2 магния в 1 Адвокатуре топлива магния
Подгонянный камень шабера огнива выживания стартера огня магния логотипа располагаясь лагерем