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