Các loại hợp kim phổ biến và phân loại các sản phẩm đúc hợp kim magiê
Các hợp kim magiê đúc có thể được chia thành Mg-Al-Zn series (AZ series), Mg-Al-Mn series (AM series), Mg-Zn-Ca series (ZC series), Mg-Re-Zr series (magnesium rare earth alloys,chẳng hạn như loạt WE) theo hệ thống các yếu tố hợp kimSau đây là các loại được sử dụng phổ biến nhất và đặc điểm hiệu suất của chúng trong ngành công nghiệp:
1. Mg-Al-Zn series (AZ series)
Tính năng: Có chứanhôm (Al) và kẽm (Zn)các yếu tố, hiệu suất đúc tuyệt vời, sức mạnh cân bằng và khả năng chống ăn mòn, và là hệ thống đúc hợp kim magiê được sử dụng phổ biến nhất.
1. AZ91D
Thành phần: Al 8,5 ~ 9,5%, Zn 0,45 ~ 0,9%, Mn ≥ 0,17%, và sự cân bằng là Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Độ bền cao: độ bền kéo có thể đạt 200 ~ 220 MPa, độ bền suất khoảng 100 MPa, phù hợp với các bộ phận cấu trúc với tải trọng trung bình.
Chống ăn mòn tốt: Do hàm lượng Al cao, một bộ phim oxit Al2O3 dày đặc dễ dàng hình thành trên bề mặt, và khả năng chống phun muối tốt hơn so với magiê tinh khiết (khoảng 100 ~ 200 giờ),nhưng vẫn cần xử lý bề mặt để cải thiện bảo vệ.
Khả năng xử lý đúc: Độ lỏng tuyệt vời, phù hợp với các bộ phận tường mỏng phức tạp (mức độ dày tường tối thiểu có thể lên đến 1,5 mm), được sử dụng rộng rãi trong đúc cát,đúc khuôn kim loại và đúc chết áp suất cao.
Ứng dụng điển hình: vỏ hộp số ô tô, hỗ trợ cột lái, xi lanh động cơ xe máy, vỏ công cụ điện.
2. AZ31B
Thành phần: Al 2,5 ~ 3,5%, Zn 0,6 ~ 1,4%, Mn ≥ 0,2%, cân bằng Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Sức mạnh trung bình: độ bền kéo khoảng 170 MPa, độ dẻo tốt (lớn 8 ~ 12%), phù hợp cho các bộ phận đòi hỏi độ dẻo nhất định.
Khả năng hàn tuyệt vời: có thể được kết nối bằng hàn TIG và MIG, thường được sử dụng cho các bộ phận cấu trúc đòi hỏi phải xử lý sau hoặc lắp ráp.
Chống ăn mòn yếu: Hàm lượng Al thấp, và điều trị bề mặt (chẳng hạn như bảo vệ anodizing) là cần thiết.
Ứng dụng điển hình: khung xe đạp, khung giữa sản phẩm 3C, hỗ trợ thiết bị y tế.
2. Mg-Al-Mn series (AM series)
Đặc điểm: Có chứa nhôm (Al) và mangan (Mn), không có nguyên tố Zn, khả năng chống ăn mòn và hàn tốt hơn so với loạt AZ, độ dẻo dai cao hơn.
1. AM60B
Thành phần: Al 5,6 ~ 6,4%, Mn ≥ 0,28%, Mg cân bằng (không có Zn).
Đặc điểm hiệu suất:
Độ dẻo dai cao và khả năng chống va chạm: độ kéo dài có thể đạt 8 ~ 10%, độ bền kéo khoảng 180 MPa, độ bền suất khoảng 85 MPa, phù hợp với các cảnh có tải năng động hoặc va chạm.
Chống ăn mòn tuyệt vời: Bởi vì Mn tạo thành các hợp chất điểm nóng chảy cao (như MnFe2Al8) với các tạp chất như Fe và Ni, xu hướng ăn mòn giữa hạt được giảm,và khả năng chống phun muối cao hơn khoảng 30% so với AZ91D (khoảng 150 ~ 250 giờ).
Khả năng xử lý đúc: Độ lỏng thấp hơn một chút so với AZ91D, nhưng xu hướng nứt nóng là nhỏ. Nó phù hợp với đúc cát và đúc kim loại.Đổ đúc áp suất cao không được khuyến cáo (dễ dính vào khuôn).
Ứng dụng điển hình: bánh xe ô tô, vỏ túi khí, trói trượt tuyết và nội thất hàng không vũ trụ.
2. AM50A
Thành phần: Al 4,5 ~ 5,3%, Mn ≥ 0,28%, và sự cân bằng là Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Hàm lượng Al thấp hơn: Tính dẻo dai được cải thiện hơn nữa (sự kéo dài có thể đạt 12%), nhưng độ bền được giảm nhẹ (sức mạnh kéo khoảng 160 MPa).
Khả năng hàn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn: thích hợp cho các cảnh đòi hỏi hàn thường xuyên hoặc tiếp xúc với môi trường ăn mòn (chẳng hạn như phần cứng phòng tắm, phụ kiện thiết bị hàng hải).
Ứng dụng điển hình: các bộ phận cấu trúc có thể hàn, các bộ phận van chống ăn mòn.
3. Các loại hợp kim khác thường sử dụng
1Hệ thống Mg-Zn-Ca (ZC63)
Thành phần: Zn 5,5 ~ 6,5%, Ca 2,5 ~ 3,5%, cân bằng Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Hiệu suất nhiệt độ cao xuất sắc: Tỷ lệ giữ độ bền kéo ở 150 ~ 200 °C là hơn 70%, tốt hơn so với loạt AZ / AM.
Khả năng tương thích sinh học: Các yếu tố Ca mang lại cho nó các tính chất phân hủy và được sử dụng trong lĩnh vực y tế (chẳng hạn như móng xương hấp thụ).
Ứng dụng điển hình: các bộ phận chống nhiệt của động cơ, cấy ghép y sinh.
2Hợp kim magiê đất hiếm (WE43, WE54)
Thành phần: Bao gồm các nguyên tố đất hiếm (như Y, Nd) và Zr, chẳng hạn như WE43 chứa Y 2,9 ~ 3,5%, Nd 0,4 ~ 1,0%, Zr 0,4 ~ 1,0%.
Đặc điểm hiệu suất:
Chống nhiệt cực cao: Độ bền kéo có thể đạt 180 MPa ở 250 °C, và nó có khả năng chống oxy hóa tuyệt vời và được sử dụng cho các bộ phận động cơ hàng không vũ trụ.
Chống bò mạnh: Nó không dễ biến dạng dưới nhiệt độ cao và áp suất cao và phù hợp với vỏ tăng áp và khoang tên lửa.
Ứng dụng điển hình: vỏ động cơ máy bay, các bộ phận cấu trúc tàu vũ trụ.
Chọn logic:
Nếu yêu cầu độ bền cao + độ chính xác đúc cao (như các bộ phận phức tạp có tường mỏng), hãy chọn AZ91D,nhưng điều trị bề mặt phù hợp (chẳng hạn như điện áp hoặc oxy hóa vòng cung vi mô) là cần thiết để cải thiện khả năng chống ăn mòn.
Nếu bạn cần chống va chạm + chống ăn mòn + khả năng hàn (chẳng hạn như tải năng động hoặc các bộ phận cần được xử lý sau đó), hãy chọn AM60B,phù hợp với các phần đúc cát trung bình và lớn.
Tóm lại
Việc lựa chọn các loại đúc hợp kim magiê nên tập trung vào năm chiều chính của sức mạnh, độ dẻo dai, khả năng chống ăn mòn, nhiệt độ hoạt động và quy trình đúc.AZ91Dvà AM60B, là các loại thương mại phổ biến nhất, thống trị các kịch bản "đóng cao độ bền" và "kháng ăn mòn độ cứng cao" tương ứng, trong khi đất hiếmhợp kim magiê, chuỗi Zn-Ca, v.v. đóng một vai trò không thể thay thế trong các lĩnh vực đặc biệt (như nhiệt độ cao và điều trị y tế).Với sự gia tăng nhu cầu về trọng lượng nhẹ trong các ngành công nghiệp như xe năng lượng mới và hàng không, đúc hợp kim magiê hiệu suất cao và hệ thống hợp kim của chúng sẽ tiếp tục lặp lại và nâng cấp.
Các loại hợp kim phổ biến và phân loại các sản phẩm đúc hợp kim magiê
Các hợp kim magiê đúc có thể được chia thành Mg-Al-Zn series (AZ series), Mg-Al-Mn series (AM series), Mg-Zn-Ca series (ZC series), Mg-Re-Zr series (magnesium rare earth alloys,chẳng hạn như loạt WE) theo hệ thống các yếu tố hợp kimSau đây là các loại được sử dụng phổ biến nhất và đặc điểm hiệu suất của chúng trong ngành công nghiệp:
1. Mg-Al-Zn series (AZ series)
Tính năng: Có chứanhôm (Al) và kẽm (Zn)các yếu tố, hiệu suất đúc tuyệt vời, sức mạnh cân bằng và khả năng chống ăn mòn, và là hệ thống đúc hợp kim magiê được sử dụng phổ biến nhất.
1. AZ91D
Thành phần: Al 8,5 ~ 9,5%, Zn 0,45 ~ 0,9%, Mn ≥ 0,17%, và sự cân bằng là Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Độ bền cao: độ bền kéo có thể đạt 200 ~ 220 MPa, độ bền suất khoảng 100 MPa, phù hợp với các bộ phận cấu trúc với tải trọng trung bình.
Chống ăn mòn tốt: Do hàm lượng Al cao, một bộ phim oxit Al2O3 dày đặc dễ dàng hình thành trên bề mặt, và khả năng chống phun muối tốt hơn so với magiê tinh khiết (khoảng 100 ~ 200 giờ),nhưng vẫn cần xử lý bề mặt để cải thiện bảo vệ.
Khả năng xử lý đúc: Độ lỏng tuyệt vời, phù hợp với các bộ phận tường mỏng phức tạp (mức độ dày tường tối thiểu có thể lên đến 1,5 mm), được sử dụng rộng rãi trong đúc cát,đúc khuôn kim loại và đúc chết áp suất cao.
Ứng dụng điển hình: vỏ hộp số ô tô, hỗ trợ cột lái, xi lanh động cơ xe máy, vỏ công cụ điện.
2. AZ31B
Thành phần: Al 2,5 ~ 3,5%, Zn 0,6 ~ 1,4%, Mn ≥ 0,2%, cân bằng Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Sức mạnh trung bình: độ bền kéo khoảng 170 MPa, độ dẻo tốt (lớn 8 ~ 12%), phù hợp cho các bộ phận đòi hỏi độ dẻo nhất định.
Khả năng hàn tuyệt vời: có thể được kết nối bằng hàn TIG và MIG, thường được sử dụng cho các bộ phận cấu trúc đòi hỏi phải xử lý sau hoặc lắp ráp.
Chống ăn mòn yếu: Hàm lượng Al thấp, và điều trị bề mặt (chẳng hạn như bảo vệ anodizing) là cần thiết.
Ứng dụng điển hình: khung xe đạp, khung giữa sản phẩm 3C, hỗ trợ thiết bị y tế.
2. Mg-Al-Mn series (AM series)
Đặc điểm: Có chứa nhôm (Al) và mangan (Mn), không có nguyên tố Zn, khả năng chống ăn mòn và hàn tốt hơn so với loạt AZ, độ dẻo dai cao hơn.
1. AM60B
Thành phần: Al 5,6 ~ 6,4%, Mn ≥ 0,28%, Mg cân bằng (không có Zn).
Đặc điểm hiệu suất:
Độ dẻo dai cao và khả năng chống va chạm: độ kéo dài có thể đạt 8 ~ 10%, độ bền kéo khoảng 180 MPa, độ bền suất khoảng 85 MPa, phù hợp với các cảnh có tải năng động hoặc va chạm.
Chống ăn mòn tuyệt vời: Bởi vì Mn tạo thành các hợp chất điểm nóng chảy cao (như MnFe2Al8) với các tạp chất như Fe và Ni, xu hướng ăn mòn giữa hạt được giảm,và khả năng chống phun muối cao hơn khoảng 30% so với AZ91D (khoảng 150 ~ 250 giờ).
Khả năng xử lý đúc: Độ lỏng thấp hơn một chút so với AZ91D, nhưng xu hướng nứt nóng là nhỏ. Nó phù hợp với đúc cát và đúc kim loại.Đổ đúc áp suất cao không được khuyến cáo (dễ dính vào khuôn).
Ứng dụng điển hình: bánh xe ô tô, vỏ túi khí, trói trượt tuyết và nội thất hàng không vũ trụ.
2. AM50A
Thành phần: Al 4,5 ~ 5,3%, Mn ≥ 0,28%, và sự cân bằng là Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Hàm lượng Al thấp hơn: Tính dẻo dai được cải thiện hơn nữa (sự kéo dài có thể đạt 12%), nhưng độ bền được giảm nhẹ (sức mạnh kéo khoảng 160 MPa).
Khả năng hàn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn: thích hợp cho các cảnh đòi hỏi hàn thường xuyên hoặc tiếp xúc với môi trường ăn mòn (chẳng hạn như phần cứng phòng tắm, phụ kiện thiết bị hàng hải).
Ứng dụng điển hình: các bộ phận cấu trúc có thể hàn, các bộ phận van chống ăn mòn.
3. Các loại hợp kim khác thường sử dụng
1Hệ thống Mg-Zn-Ca (ZC63)
Thành phần: Zn 5,5 ~ 6,5%, Ca 2,5 ~ 3,5%, cân bằng Mg.
Đặc điểm hiệu suất:
Hiệu suất nhiệt độ cao xuất sắc: Tỷ lệ giữ độ bền kéo ở 150 ~ 200 °C là hơn 70%, tốt hơn so với loạt AZ / AM.
Khả năng tương thích sinh học: Các yếu tố Ca mang lại cho nó các tính chất phân hủy và được sử dụng trong lĩnh vực y tế (chẳng hạn như móng xương hấp thụ).
Ứng dụng điển hình: các bộ phận chống nhiệt của động cơ, cấy ghép y sinh.
2Hợp kim magiê đất hiếm (WE43, WE54)
Thành phần: Bao gồm các nguyên tố đất hiếm (như Y, Nd) và Zr, chẳng hạn như WE43 chứa Y 2,9 ~ 3,5%, Nd 0,4 ~ 1,0%, Zr 0,4 ~ 1,0%.
Đặc điểm hiệu suất:
Chống nhiệt cực cao: Độ bền kéo có thể đạt 180 MPa ở 250 °C, và nó có khả năng chống oxy hóa tuyệt vời và được sử dụng cho các bộ phận động cơ hàng không vũ trụ.
Chống bò mạnh: Nó không dễ biến dạng dưới nhiệt độ cao và áp suất cao và phù hợp với vỏ tăng áp và khoang tên lửa.
Ứng dụng điển hình: vỏ động cơ máy bay, các bộ phận cấu trúc tàu vũ trụ.
Chọn logic:
Nếu yêu cầu độ bền cao + độ chính xác đúc cao (như các bộ phận phức tạp có tường mỏng), hãy chọn AZ91D,nhưng điều trị bề mặt phù hợp (chẳng hạn như điện áp hoặc oxy hóa vòng cung vi mô) là cần thiết để cải thiện khả năng chống ăn mòn.
Nếu bạn cần chống va chạm + chống ăn mòn + khả năng hàn (chẳng hạn như tải năng động hoặc các bộ phận cần được xử lý sau đó), hãy chọn AM60B,phù hợp với các phần đúc cát trung bình và lớn.
Tóm lại
Việc lựa chọn các loại đúc hợp kim magiê nên tập trung vào năm chiều chính của sức mạnh, độ dẻo dai, khả năng chống ăn mòn, nhiệt độ hoạt động và quy trình đúc.AZ91Dvà AM60B, là các loại thương mại phổ biến nhất, thống trị các kịch bản "đóng cao độ bền" và "kháng ăn mòn độ cứng cao" tương ứng, trong khi đất hiếmhợp kim magiê, chuỗi Zn-Ca, v.v. đóng một vai trò không thể thay thế trong các lĩnh vực đặc biệt (như nhiệt độ cao và điều trị y tế).Với sự gia tăng nhu cầu về trọng lượng nhẹ trong các ngành công nghiệp như xe năng lượng mới và hàng không, đúc hợp kim magiê hiệu suất cao và hệ thống hợp kim của chúng sẽ tiếp tục lặp lại và nâng cấp.
