流化床技术 镁合金行业报告（五）

原标题：镁合金行业报告（五）

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通过非HPDC制造扩大镁的应用

非HPDC工艺方法：对于生产大型高质量汽车应用铸件，砂基工艺在成本，表面外观、表面光洁度、壁厚和尺寸公差方面与HPDC相竞争没有优势。砂基工艺目前被应用于生产昂贵的，低体积，高合金的航空航天铸件。但是对于大批量的汽车生产，则需要低成本版本。由于模具成本降低，在应用于大批量/低成本的汽车生产之前，这种工艺件应使用更容易，更快地成型工艺。介于HPDC需要大型机器，大而昂贵的金属模具和昂贵的控制装置，以及高压熔融金属快速填充模具，对于小批量生产（比如2万个单位）来说，快速成型工艺的成本应该比HPDC低。

结构/性能控制：非HPDC工艺包括反重力/重力填充到半永久性砂模，重力/反重力/加压填充聚苯乙烯泡沫塑料模具和利用V型工艺。所有产品都以非常低（??0）的温度梯度产生缓慢凝固的铸件。在没有晶粒细化的情况下，形成大的（??5mm）不均匀的晶粒结构，其可能导致裂纹并由此降低产品的机械性能。HPDC铸件的热梯度非常高（??104℃ / cm），冷冻速率也很高，而颗粒相应地小100-500倍。在砂铸件中，系统必须施加正温度梯度，例如使用高导热率的砂（钢粒，锆石等）或成形冷却器。此外，为了获得获得高机械性能所需的细粒结构，需要细化晶粒。低成本的晶粒细化剂可用于铝合金，但不适用于镁合金，特别是如果它们含有铝。流化床技术此外，还需要开发不引入任何氧化物或潜在腐蚀/强度降低杂质的最合适的孕育剂引入方法（例如通过气体注入，模具涂覆，插入，模内接种等）。非HPDC铸件需要热处理来为汽车应用开发可行的机械性能产品。低成本程序，如流化床技术，对于以较低成本改进成本控制具有相当大的希望。

铸造充填：熔融镁非常活泼。必须开发砂芯/模具添加剂和涂层，以产生光滑的铸造表面; 不会与熔体发生反应; 并在凝固后落砂而不破裂铸件。高质量结构铝铸件需要填充模具而不产生氧化诱导的紊流; 镁也是必需的。机械/电动泵送系统可以提供受控/缓慢的填充而不产生紊流，因此不会产生夹杂物。但是，在熔融镁中获得长的泵寿命需要新的材料和设计。填充没有缺陷的超大型薄壁铸件可能需要多个浇注口，可以依次填充。

新技术 ：需要发明适合于汽车应用的新合金，并且可以使用上述的非HPDC技术进行加工。改善性能的新方法可能包括含有大颗粒和纳米颗粒，纤维和复合预制件的复合材料。必须考虑熔融Mg相容性的问题，因为Mg将与几乎所有的非金属反应形成尖晶石并潜在地腐蚀反应产物。

镁铸件行业的发展需要提高二级/回收镁金属的质量：目前在低浓度下经济地去除和定量检测非金属/气体包裹体的能力有限。所有加工过程都应确保所生产的镁铸件生产零排放，经生命周期分析证实。

金属加工技术

锻造技术为扩大镁在汽车行业的应用提供了重要的机会。流化床技术冲压，挤压，锻造，制动/静液压成型，纺丝，拉伸成型，深拉伸，弯曲和超塑成型都是可能的。金属加工成本比HPDC更昂贵；然而，在所有领域，成本削减是可能的。而常规铸锭轧制的镁片比铝片要贵五倍，而新的连续铸造技术可能使价格降低至仅约为20％。

镁的许多科学/技术问题，包括开发新的低成本合金，需要解决镁与钢和铝基锻造材料竞争。与大多数压缩强度大于拉伸的金属不同，镁的压缩比拉伸弱两倍。但是镁也表现出强烈的优选结构取向，具有广泛的孪生和在受力方向上的性质变化。这两个问题都需要独特的设计来补偿由制造工艺产生的不对称性质。更重要的是，由于Mg晶体结构是六方密闭的，室温变形性比钢和Al低得多，直到温度达到230°C（450°F）才有足够的延展性形成复杂的形状。