Badanie charakterystyki odlewanych ciśnieniowo stopów magnezu

Gęstość stopu magnezu jest mniejsza niż 2g/cm ³ a jest obecnie najlżejszym metalowym materiałem konstrukcyjnym. Jego specyficzna wytrzymałość jest wyższa niż stopu aluminium i stali, ale nieco niższa niż wytrzymałość tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem; jego sztywność specyficzna jest porównywalna do stopu aluminium i stali, ale znacznie wyższa niż w przypadku tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem; Jego odporność na korozję jest znacznie lepsza niż w przypadku stali niskoemisyjnej, która przekroczyła stopu aluminium odlewanego ciśnieniowo A 3 80; Jego właściwości redukcji drgań i ekranowania magnetycznego są znacznie lepsze niż te stopu aluminium. Ponieważ dynamiczna lepkość stopu magnezu jest niska, prędkość napełniania stopu magnezu w tym samym stanie płynnym (równy wskaźnik Reynoldsa) jest znacznie wyższa niż w przypadku stopu aluminium. Ponadto punkt topnienia, określona pojemność cieplna i ukryte ciepło transformacji stopu magnezu są niższe niż te stopu aluminium, więc zużycie energii topnienia stopu magnezu jest mniejsze, prędkość krzepnięcia jest szybsza, a rzeczywisty okres odlewania ciśnieniowego stopu magnezu jest 50% krótszy niż w przypadku stopu aluminium. Co więcej, stopy magnezu mają niskie powinowactwo z żelazem i niską zdolność do rozwiązywania żelaza w roztworze stałym, więc nie jest łatwo przylegać do powierzchni matrycy, a żywotność matrycy jest 2– 3 razy wyższa niż stopu aluminium.

Najczęściej stosowanymi ciśnieniowo stopami magnezu są amerykańskie gatunki AZ91, AM60, AM50, AM20, AS41 i AE42, które należą odpowiednio do czterech serii Mg-Al-Zn, Mg-Al-Mn, Mg-Al-Si i Mg-Al-Re. Obecnie badane są głównie następujące aspekty odlewanych ciśnieniowo stopów magnezu:

Wysoka temperatura odlewu ze stopu magnezu:

Obecnie seria AZ i AM odlewów ze stopu magnezu stanowi 90% samochodowych odlewów ze stopu magnezu. Wytrzymałość tych stopów magnezu zmniejsza się oczywiście, gdy temperatura jest powyżej 150℃. Opracowano stopy magnezu odlewu ciśnieniowego o odporności na pełzanie powyżej 150℃ takie jak stop AS AS41A (Mg4 3 % Al1% Si0, 3 5%Mn). Jego wytrzymałość pełzania w 175℃ jest lepsza niż w AZ91D i AM60B, a także ma wyższe wydłużenie, wytrzymałość i wytrzymałość na rozciąganie. Skrzynie korbowe Beetle VOLKSWAGEN przyjęły kiedyś AS41 i AS42, ale niedawno wprowadzono zmodyfikowany stop AE42, który ma lepsze właściwości pełzania w wysokich temperaturach. Niektóre pierwiastki śladowe, takie jak pierwiastki ziem rzadkich Y, Nd i Sr, mają oczywisty efekt rafinacji ziarna na stop magnezu odlewu ciśnieniowego, co może poprawić wytrzymałość i odporność na pełzanie odlewu stopu magnezu . Na przykład niedawno opracowany AE42 ma lepszą odporność na pełzanie niż tradycyjny stop McAlSi i może być stosowany w 200,250℃ przez długi czas. Jednak poprawa wysokiej temperatury stopów AS i AE jest nadal ograniczona. Właściwości odlewania stopów AS i AE są gorsze niż właściwości stopów AZ i AE. Ponadto wysoki koszt pierwiastków ziem rzadkich ogranicza produkcję i stosowanie stopów AS i AE.

Ciągliwość odlewów ze stopów magnezu:

Obecnie odlewy ciśnieniowe magnezu szybko rosną w zastosowaniach, które wymagają bezpieczeństwa i wysokiej wytrzymałości na pęknięcia. W celu poprawy zdolności absorpcji energii w warunkach pracy należy poprawić wytrzymałość materiału na pęknięcia. Można to zrealizować poprzez zmniejszenie ilości aluminium w stopie. AM60 i AM50 są szeroko stosowane w elementach bezpieczeństwa, takich jak uchwyty rozdzielcze, wały kierownicy i siedzenia, a AM20 jest obecnie stosowany w tylnej ramie siedzeń. Ponadto zależność między wydłużeniem złamania a temperaturą jest dość bliska, zwłaszcza gdy temperatura jest powyżej 50℃, wydłużenie złamania zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury.

Odporność na korozję odlewu stopu magnezu:

Odporność na korozję była również przeszkodą w szerszym zastosowaniu stopów magnezu. Magnez ma wysoką aktywność chemiczną, a stopy i kompozyty na bazie magnezu są podatne na korozję mikrokomórkową. Ogólnie rzecz biorąc, stopy magnezu odlewanego ciśnieniowo o niskiej czystości mają słabą odporność na korozję. Odporność na korozję stopów magnezu odlewanego ciśnieniowo o wysokiej czystości (takich jak AZ91D) ze ściśle określonymi elementami zanieczyszczeń, takimi jak Fe, Ni i Cu, a także AE42 zawierającymi ziemie rzadkie, przekroczyła stopy aluminium odlewanego ciśnieniowo A 3 80 w badaniu natrysku solnego i jest znacznie lepsza niż stal niskowęglowa. Odporność na korozję można poprawić poprzez dostosowanie składu chemicznego, obróbkę powierzchni i kontrolę mikrostruktury. Chociaż istnieje wiele metod poprawy odporności na korozję części ze stopów magnezu, słaba odporność na korozję jest zawsze przeszkodą techniczną w realizacji szerokiego zastosowania części ze stopów magnezu, chyba że problem zostanie rozwiązany z samego materiału.

Odlew przeciwpłonący stopu magnezu:

Dodanie AL (2.5%) BE (0.0005% ~ 0.0 3 % Be) lub CA do stopu magnezu może również skutecznie zapobiec utlenianiu ciekłego stopu magnezu. Obecnie niektórzy badacze pracują nad właściwościami ognioodpornymi stopów magnezu. Jeśli badania zakończą się sukcesem, stopy magnezu zostaną wytopione i odlewane tak jak stopy aluminium, które będą miały szersze perspektywy zastosowania.

Kompozyt matrycowy stopów magnezu:

Kompozyty matrycowe ze stopów magnezu wzmocnione cząstkami węglika krzemu są badane i opracowywane od wielu lat. Obecnie, chociaż rozwój nie osiągnął etapu komercyjnego zastosowania w dziedzinie odlewania ciśnieniowego, odlewy takie jak wirniki, korby rowerowe i okładki cylindrów samochodowych zostały wykonane za pomocą odlewu piaskowego i odlewu precyzyjnego. Poza tym, istnieje trend rozwojowy, aby łączyć ten materiał kompozytowy z odlewem półstałym i zastosować go w dziedzinie odlewu ciśnieniowego i odlewu ciśnieniowego.