镁合金铸造工艺方法研究

（扬州峰明金属制品有限公司 江苏 扬州 225117）

摘 要：在本文中，笔者首先阐述了镁合金的分类方法，然后探究了镁合金的加工工艺，最后提出了镁合金在铸造过程中必须要使用的保护措施，文章认为，镁合金是金属材料中的佼佼者，有着加工成本低、性能稳定、尺寸无伸缩、抗震性能高、散热性好的特征，镁合金铸造工艺的研究，非常有利于提升它的市场占有率，扩展它的应用范围。因此，研究镁合金的加工方法和加工过程中需要采用的保护方法，意义重大，能够有助于促进镁合金地推广和应用。

关键词：镁合金；铸造；工艺方法

镁合金是一种金属结构的材料，它重量较轻，强度、弹性、刚度等参数都和铝合金基本相同，是一种极具潜力的材料。它是金属材料中的佼佼者，它加工成本低、性能稳定、尺寸无伸缩、抗震性能高、散热性好。最近几年，汽车、电子等行业飞速发展，镁合金的用量在逐年上升，然而，镁合金铸造工艺的发展跟不上整个行业发展的发展速度，妨碍了镁合金的推广步伐。所以，镁合金铸造工艺的研究，非常有利于提升它的市场占有率，扩展它的应用范围。

1.镁合金的种类

依照国家标准，镁合金的分类参照方法有三种：依照化学成分分类；依照铸造的工艺分类；依照镁合金中是否含锆分类。国内的镁合金种类，主要有四種：分别是压铸镁合金、铸造镁合金、航空镁合金和镁合金变形，最早开发的是，变形镁合金，它有很高的强度，它的成分中，没加入金属间化合物，只有两样合金，这一加工工艺，使得变形镁合金，有着很高的强度，同时还有一定的变形能力，但是，变形能力不是很高，也不均匀，在使用过程中很容易开裂，强度高的原因是合金元素的固溶强化引起的。

铸造镁合金，被广泛使用在航空、电子电气、汽车等领域，它的性能很好，铸造方式也有很多种，例如：低压铸造、高压铸造、金属型铸造等等。现在，最常用的铸造工艺是压铸，它的优势是力量便于控制、效率高、精度准确。与此同时，把铝合金的半固态铸造方法，引荐到镁合金上来，也是最近几年研究的新课题，这一方法的优势是，温度要求不高，能源消耗较少，生产成本较低，铸件中没有气孔，质量好，使用年限较长。

2.镁合金的加工工艺

2.1压铸工艺

压铸工艺是镁合金最常用的工艺，也是最主要的，占据镁合金产品总量九成以上的比例，压铸工艺最早起源于德国，上世纪二十年代，压铸镁合金被应用在德国的汽车行业中，例如：气缸体等结构件。上世纪八十年代后，合成的方法在不断创新，镁合金的生产成本随之降低，应用范围也逐渐扩大，涉及计算机、通讯等行业，这个阶段的镁合金，加工过程用的大都是压铸工艺。国内的镁合金产业在解放前就开始了，最近几年，镁合金的市场需求量在逐渐增加，国内的镁合金产量的增长率高达百分之六十，以镁合金为主的铸件，渐渐替代了以铁、钢、铝为主的铸件，镁合金成为了国内汽车产业制造零部件的主要材料。传统的镁合金在广泛使用于诸多行业的同时，也暴露出很多问题，例如：对温度的要求是不能过高，过高的温度不利于生产和使用，因此，国内外的很多专家，都对传统的压铸工艺进行改造、更新，提升了压铸铸件的整体质量。

2.2重力铸造工艺

当需要加工的铸件厚度较厚时会用到相对传统的重力铸造工艺。重力铸造生产出铸件，大多用于航天行业，和别的材料相比较，镁合金的总重量会更轻。重力铸造具体有砂型铸造、半金属膜铸造等种类，砂型铸造的发展过程是从自然砂过渡到二氧化碳砂，再到自硬树脂砂。

2.3半固态铸造工艺。

此项工艺起步较晚，但是使用情况还不错，生产出的铸件，密度很高致，是一项竞争力很强的工艺，此类工艺可分为两类：一是触变铸造，此类技术，是把非枝晶组织棒料按照一定的量，进行切割，然后加热让材料处于固液两相的状态，使用铸造、模锻工艺半固态成形，这一工艺，不需要融化设备，自动化程度很高。然而，因为一些重要技术还没对外公开，导致大规模生产的投入会特别高，现在，此工艺只用于一些高强度的铸件的生产；二是，流变铸造，这一工艺的原材料是金属溶液，冷却至半固体状态，然后传输到压铸机器成形，该工艺的原材料需要液体状态，在状态保持、传输等方面，有些困难。近年来，因为触变铸造的技术受限，关于流变铸造的研究渐渐增多。

2.4熔模铸造工艺

此工艺主要用于生产一些高精尖的铸件，技术非常先进，也非常成熟，该工艺的显著特点是，在铸件生产的过程中，不需要取模，没有型心，没有分型面，因此，一些结构复杂、壁厚特薄、工艺参数要求非常严格的铸件，都是用这一工艺生产。此工艺的劣势是，设备昂贵、生产成本特高，尺寸不灵活，另外，熔模铸材和陶瓷之间的活性反应很激烈，阻止了熔模铸件的推广使用。

3.镁合金在铸造过程中必须要使用的保护措施

我们知道，镁的化学性质非常不稳定，因此，要特别重视镁合金的加工工艺，要不然会影响熔体的纯净度、精准性、均匀性，有时候还会发生危险状况。镁合金熔炼过程中使用的保护措施要比其他金属熔炼时使用的保护措施要严格地多，必须要使用的保护措施具体有以下几条：

碎屑一定要干净、干燥，事先处理好有腐蚀的化学品，所用的溶剂，严禁暴露在空气中，要保持密封干燥的状态，熔化状态的镁不要接触任何铁锈，生产场所，务必干净、干燥、无障碍、及时通风，要有足够的灭火材料，例如：滑石粉、石墨粉、氧化镁粉末，一旦出现火情，禁止使用水泡沫灭火器灭火，这样会加重火情，甚至引发爆炸，也不能用沙土灭火，生产使用的坩埚，要事先检查好，防止发生渗透的情况，坩埚底部要有相应的安全保护设备，防治沙漏；炉料、模具一定要事先预热，坩埚内熔体的量，不得超过总量的九成，此外，镁合金熔体的气体溶解度和铝合金相比，要高的多，所以，要事先净化。在输送镁合金熔体或是铸造成形过程中，也需要及时洗涤，采取相应的防护措施。

4.结束语

上世纪九十年代以来，镁作为一种新型的金属型材在全球范围内迅猛崛起发展，增长速度也很快，保持在每年百分之十五，镁合金的广泛应用，加快了汽车等产业的发展速度。因此，研究镁合金的加工方法和加工过程中需要采用的保护方法，意义重大，能够有助于促进镁合金地推广和应用。

参考文献

[1] 苏鸿英.镁合金的应用前景和局限性[J]. 世界有色金属. 2011（02）.

[2] 刘正.镁合金铸造成型最新研究进展[J]. 中国材料进展. 2011（02）.

[3] 王狂飞，周志杰，王有超，米国发.铸造镁合金ZM6砂型铸造工艺研究[J]. 热加工工艺. 2011（19）.

作者简介：陈冬梅（1986.1—），女，扬州峰明金属制品有限公司，江苏扬州，汉，邮编：225117。