目前3C產(chǎn)品外殼很多使用塑膠材料(如PC、ABS、PC/ABS或添加纖維等)。一般厚件3C產(chǎn)品(厚度2.5-3.2mm,長度比<100),可用射出成型或氣體輔助成型制作,但厚度太大或長度比太小,會產(chǎn)生噴泉流現(xiàn)象,造成產(chǎn)品外觀瑕疵且應力分布不均,致使產(chǎn)品強度減弱。而目前3C產(chǎn)品外殼有越來越薄的趨勢,以薄殼成型來制作,當肉厚低于1mm時,產(chǎn)品剛性及耐沖擊性的要求快速上升。如此,一般塑料材料已不適用,若添加纖維來增強強度,散熱及電磁遮蔽、產(chǎn)品耐沖擊性又差。因此,為解決以上問題,選擇另類材料及新的加工工藝將成為必然。鎂合金在此情況下脫穎而出。
1、輕量化
鎂合金比重為鋁合金的68%,鋅合金的27%,鋼鐵的23%,所以它在所有結(jié)構(gòu)用合金中屬于輕者。因此鎂合金適用于汽機車零件、機械零件、3C產(chǎn)品外殼、建筑材料等產(chǎn)品。
2、的電磁遮蔽性
手機及電腦的金屬外殼能提供的抗電磁保護作用。一般而言,輕的電腦外殼采用不支持電磁遮蔽的塑料,它需要再加工或噴層導電漆來達到電磁遮蔽性的要求。
鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過100dB的電磁干擾。
3、的熱傳導性及熱擴散性
一般來講,筆記本電腦的電力消耗大約20至30瓦。因此,熱傳導是考慮系統(tǒng)穩(wěn)定的一個主要因素。在筆記本電腦內(nèi),CPU能達到高溫度。因此,為了防止電腦溫度過高,我們就防止CPU過熱。通常,筆記本電腦的設計者選擇導熱管加風扇來使系統(tǒng)降溫,但是隨著CPU頻繁地升級,這種方法將不能有效地降低系統(tǒng)的溫度并會導致一些設計上的問題,比如更大的電力消耗以及空間不夠。
根據(jù)近的測試報告,鎂合金的熱傳導性是塑料的100倍,所以如果選擇鎂合金外殼,過熱的問題就會得到緩和與解決。
4、剛性高,耐沖擊
鎂合金具有多方面的優(yōu)勢。盡管它的比重要比塑鋼輕,但它的強度和剛性都要比塑鋼強得多。根據(jù)測試報告,對鎂合金筆記本電腦外殼的耐沖擊性測試如下:
1 將一米高五磅重東西以自由落體的方式撞擊鎂合金筆記本電腦外殼,鎂合金外殼可以承擔它的撞擊,而不造成損傷;
2 將鎂合金外殼的筆記本電腦從一米高的地方落下,鎂合金外殼不容易破裂,而且因為具有防震效果,所以能夠保護內(nèi)部零件。
5、耐蝕性佳
鎂合金的耐蝕性(在鹽腐蝕試驗中)是碳鋼的8倍,鋁合金的4倍,更是塑料材料的10倍以上,防腐能力是合金中佳者。
6、美好的質(zhì)感
自上世紀起,人類對金屬質(zhì)感、光澤仍有不可抹減的愛戀,多種品牌型號的手機外殼做成類金屬樣式,但其光澤仍與金屬有差距,質(zhì)感更不同于金屬。但鎂合金作為金屬,外觀及質(zhì)感,對于工業(yè)設計師而言,這是不可忽略的事實。
7、費用考慮
盡管塑料比鎂便宜,但使用塑料的筆記本電腦外殼需要制作得厚些(超過2mm)以便保持堅固性。在使用后,由于內(nèi)部溫度的上升,塑料常產(chǎn)生軟化作用,不足以達到支撐的強度。這就迫使設計者常在塑料內(nèi)部增加金屬支撐框體,以保護內(nèi)部零件。且成型以后,工程塑料仍需作電鍍或加金屬薄膜以使它具備抗電磁干擾功能。這些工序都會大量增加采用塑料外殼的成本。
鎂合金外殼可以補制作得更薄些(在0.35mm到1mm之間)并且它不需要電鍍過程。盡管有些外殼的成本可能會比塑料高些,但是經(jīng)過一些合適的、的控制,它的成本可以接近塑料。同時,它提供了一些附加的價值,比如可以給人一種及高科技產(chǎn)品的外觀形象。
8、環(huán)保產(chǎn)品
塑料產(chǎn)品超過使用壽命,在部分不能回收,變成萬年垃圾與廢物。這引起了環(huán)境保護的廣泛關(guān)注。越來越多的國家已經(jīng)立法來限制塑料的使用或者讓生產(chǎn)商來承擔塑料產(chǎn)品報廢后的回收處理。而鎂合金不同,它可以完全回收,其回收價值是鋼制品的十倍。當工業(yè)發(fā)展到一定程度,將會有回收廠來處理用完的產(chǎn)品。因此,對消費性生產(chǎn)廠商來說,用鎂合金有很多有利的衍生效果。
9、超薄----美學的設計
主流筆記本電腦是超薄型的,在25.4mm以下。這個薄度對塑料來說很難達到,因為光外殼的厚度大約就是2mm。而鎂合金外殼的厚度可以降到1mm甚至更薄。正因為這一點,對鎂合金來說,要保持機殼的總厚度在 25.4mm以下要容易的多。因此,大多數(shù)超薄筆記本電腦以及手機外殼正在采用鎂合金材料作外殼。
10、優(yōu)良的壓鑄及后加工技術(shù)
本公司優(yōu)良的鎂合金壓鑄制造技術(shù)已經(jīng)使得3C產(chǎn)業(yè)使用鎂合金外觀件及內(nèi)部結(jié)構(gòu)件成為一種發(fā)展趨勢。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷擴大和生產(chǎn)良率的不斷提高,鎂合金將會變得很流行,各種設計與外觀都已達到技術(shù)成熟的地步,并且將會被繼續(xù)廣泛應用。
11、不可燃性
筆記本電腦應用工程塑料已經(jīng)考慮到了燃燒問題。但是鎂合金熔點達427℃,和塑料相比,它具有很好的不可燃性,尤其是使用在汽機車零部件以及建筑材料上,可以避免瞬間的燃燒。
12、穩(wěn)定的資源
鎂在地殼中的儲量居第八位,大部分的鎂原料自海水中提煉,所以它的資源是穩(wěn)定的、充分的,不虞匱乏。
鎂合金是迄今為止開發(fā)的輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有低密度、高比強度、高比剛度及可回收性等優(yōu)點,在交通、醫(yī)用及電子等工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景,尤其在汽車上的應用具有很大潛力。近年來,高溫鎂合金在許多領(lǐng)域呈現(xiàn)出的應用潛力,提高鎂合金的高溫性能已成為鎂合金應用的關(guān)鍵問題。
銻元素的添加對鎂合金力學性能有著顯著的成效,因此近年來備受科研工作者的關(guān)注。Mg–Al合金仍然是目前值得深入研究的代表性輕合金,具有很好的應用前景,元素Sb作為工業(yè)上常用的變質(zhì)劑,因加入鎂合金中可以形成Mg3Sb2相而廣受關(guān)注。Sb元素的加入使Mg3Sb2顆粒相形核,從而使Mg2Si金屬間相的形態(tài)由漢字狀變?yōu)槎噙呅危纳屏似淅煨阅堋?br />
因此,與基體合金相比,向鎂合金中添加銻元素可以改善合金的微觀結(jié)構(gòu),從而提高合金抗拉性能和韌性。而元素Sn和Si在元素周期表中屬于同族元素,元素Mg和Sn可以形成Mg2Sn相。Sb元素的加入可使細小的Mg3Sb2顆粒分布在晶界細化Mg17Al12析出物中,形成良好的微觀組織結(jié)構(gòu)而改善其抗拉性能。有研究人員報道,由于Mg3Sb2相可以作為熔體的異相成核中心,Sb元素的添加可顯著細化α–Mg基體相的晶粒尺寸。
有研究結(jié)果表明,Sb元素的加入可以降低鎂合金的織構(gòu),細化Mg–9Al–5Sn鎂合金的晶粒,具有較好的室溫力學性能,該合金體系中有Mg2Sn和Mg3Sb2等穩(wěn)定的高溫合金相,因此推測該合金體系將呈現(xiàn)良好的高溫性能,每種晶格類型的金屬都有特定的滑移系,滑移系數(shù)量不同,晶體結(jié)構(gòu)不同,滑移系也不相同;晶體的滑移系越多,滑移越容易進行,塑性也就越好。
鎂合金屬于對稱性低的密排六方晶格結(jié)構(gòu),室溫滑移系少,室溫塑性變形能力較差,這成為限制鎂合金應用的因素之一,鎂合金在高溫變形時,隨著溫度的升高可以開啟一些其他滑移系(如非基面滑移系、
目前,我國工業(yè)領(lǐng)域普遍采用鎂鋯中間合金作為晶粒細化劑,市場現(xiàn)有產(chǎn)品存在鋯元素細化效率低(低于40%)、鋯顆粒大量沉積、細化劑成本高、雜質(zhì)含量高以及細化工藝操作不穩(wěn)定等諸多問題,給實際工業(yè)應用帶來不小困難。
“鎂合金的晶粒尺寸控制技術(shù)是對鎂合金材料性能調(diào)控的根本、顯著的技術(shù)方法之一,鋯元素和稀土元素均為鎂合金的有效細化元素,如何充分發(fā)揮好這些元素在合金中的作用,是我們一直研究的。
基于前期針對稀土和鋯元素對鎂合金耦合細化機制的研究成果,包頭稀土研究院輔之以全新的冶金工藝制備方法,讓分布更密集、體積更小的鋯粒子為鎂晶核提供更多的附著機會,同時稀土元素加強了結(jié)晶過程中鎂晶核在鋯粒子表面的附著能力,可以實現(xiàn)鎂合金晶粒的率細化。
數(shù)據(jù)顯示,稀土鎂鋯晶粒細化劑中的細化粒子尺寸較傳統(tǒng)降低2/3,納米級顆粒含量占粒子總量的60%以上,顆粒之間無團聚現(xiàn)象。合金材料經(jīng)細化后,晶粒尺寸可再降低20%,達到35微米以下,晶粒細化效果顯著,更細的晶粒將為材料帶來更好的力學性能。
目前該產(chǎn)品已經(jīng)完成小規(guī)模生產(chǎn)工藝的研發(fā),產(chǎn)品已經(jīng)客戶使用驗證,產(chǎn)品細化效率大于80%,成本較傳統(tǒng)鎂鋯晶粒細化劑降低20%以上。
這項技術(shù)對稀土鎂合金鑄錠產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化意義非凡,它可以有效地減少產(chǎn)品內(nèi)外金屬顆粒的不均勻性,讓內(nèi)外合金顆粒大小基本保持一致,地提高合金的應力水平,讓合金更耐用。”
節(jié)約成本,性能等同現(xiàn)有材料
伴隨新能源汽車以及國內(nèi)5G通訊的高速發(fā)展,更輕、散熱性能更好、耐腐蝕性能的輕合金材料市場需求強烈,但對應性能的要求也越發(fā)苛刻。
“針對內(nèi)蒙古地區(qū)特有稀土資源優(yōu)勢,我們對鑭、鈰等稀土元素對鎂合金散熱性能的作用機制進行研究,開發(fā)出系列低成本散熱稀土鎂合金工程材料,綜合性能已等同于現(xiàn)有鋁合金散熱材料,散熱器件的制作成本相比鋁合金節(jié)約5%以上。”
基于稀土對鎂合金散熱性能的作用機制和對鎂合金的晶粒尺寸控制技術(shù)的突破,包頭稀土研究院在半連續(xù)鑄造及冷室壓鑄的產(chǎn)業(yè)化方面取得了新突破。
目前,半連續(xù)鑄造技術(shù),突破熔體凈化細晶技術(shù)、低頻電磁鑄造控制技術(shù)、自流式澆鑄控制技術(shù)等技術(shù),經(jīng)過技術(shù)集成,突破性解決大尺寸稀土鎂合金棒材內(nèi)應力大、徑向晶粒尺寸差異大、力學性能不均等技術(shù)難點。這項合成技術(shù)代表國內(nèi)的鎂合金材料半連續(xù)鑄造技術(shù),為后續(xù)大尺寸、鍛造輪轂以及擠壓型材的低成本化奠定了技術(shù)與產(chǎn)品基礎。
包頭稀土研究院引進內(nèi)蒙古地區(qū)科研院所中的大噸位冷室壓鑄系統(tǒng)QC-830,現(xiàn)已實現(xiàn)工業(yè)常用泵機電機外殼的壓鑄制備,具備了300噸/年稀土鎂合金薄壁器件制備能力,相比傳統(tǒng)重力鑄造、砂型鑄造等方式,綜合效率提升30%,僅人工成本支出一項降低幅度達60%,對稀土鎂合金材料的下游終端應用起到有力推進作用,稀土鎂合金壓鑄技術(shù)與產(chǎn)品終端市場未來可期。
對未來的技術(shù)研發(fā),胡文鑫表示,研發(fā)團隊將面向通訊工程及民用電子行業(yè)的散熱鎂合金與功能性鎂合金材料進行研究;對鎂合金材料的低壓鑄造、半固態(tài)成型等加工成型技術(shù)進行研發(fā),實現(xiàn)對應器件與制品的示范化應用。
高純凈高強韌大規(guī)格鎂合金擠壓棒材成功批量生產(chǎn),本次開發(fā)的大規(guī)格鎂合金擠壓棒材包括Mg-Y-Nd系(WE54、WE43)、Mg-Gd-Y系(VW94)高強耐熱鎂稀土合金、Mg-Zn-Zr(MB15)高強變形鎂合金,采用真空高純凈工藝生產(chǎn)出的直徑Ф500mm鎂合金鑄錠,擠壓后棒材直徑100~300mm,長度7m以上,單批成品30多噸;均是航空航天急需減重用的輕合金新材料,經(jīng)對熱處理溫度、擠壓溫度、擠壓速度等關(guān)鍵工藝優(yōu)化,并對擠壓模具逐步優(yōu)化設計而實現(xiàn)的,為國家航空航天、軍工的新部件、新型號開發(fā)等助力前行。
鎂合金經(jīng)擠壓、鍛造、軋制等工藝后組織能夠得到顯著細化,鑄造組織缺陷可以消除,獲得比相同成分的鑄造鎂合金更高的力學性能。通過塑性加工可以生產(chǎn)出尺寸、規(guī)格多樣的棒、管、型材、線材、板材及鍛件產(chǎn)品,可以滿足不同工況對鎂合金結(jié)構(gòu)件使用性能的要求,擴大鎂合金的應用范圍。變形鎂合金已廣泛應用于汽車、航空、航天、軍工、電子等領(lǐng)域,但常用的變形鎂合金產(chǎn)品依然是Mg-Al系合金,如AZ31、AZ80等具有中等強度的低端鎂合金產(chǎn)品,而具有高強、耐熱或超輕特性的鎂合金產(chǎn)品,如Mg-Zn-Zr、Mg-RE、Mg-Gd、Mg-Y及Mg-Li合金等,由于產(chǎn)業(yè)化熔鑄技術(shù)的限制和規(guī)模化塑性加工工藝的探索不足,大規(guī)格變形材的發(fā)展依然緩慢。
目前全球鎂合金的需求年均增長達10%左右,主要應用于汽車、3C、航空航天領(lǐng)域,其中應用于汽車產(chǎn)業(yè)達70%、3C行業(yè)20%、軍事和航空航天10%。
在交通運輸領(lǐng)域,重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車將是汽車制造商的發(fā)展目標。鎂合金應用于汽車輪轂、減速箱、減震系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)和運動部件,不僅能降低汽車的重量和能耗、提高整車加速、制動性能,還能降低行駛振動和噪聲、提高駕乘舒適度。輕研合金公司開發(fā)的大規(guī)格高強、耐熱鎂合金經(jīng)鍛造、擠壓或軋制后,力學性能、組織一致性好,優(yōu)于市面同類鎂合金30-50MPa,可更好的取代相當性能的鋁合金在輪轂、門框支架和車頂棚等構(gòu)件上進行應用。
在3C領(lǐng)域,在筆記本電腦、手機和數(shù)碼相機為代表的產(chǎn)品朝著輕薄方向發(fā)展的推動下,鎂合金的應用得到了持續(xù)增長。輕研合金公司開發(fā)的高純凈鎂合金組織均勻,品質(zhì)高,易于變形與成型,塑性好,可通過沖壓獲得3C產(chǎn)品殼體,工藝簡單、成品率高。鎂合金外殼材料具有輕量化、導熱性好、剛性高、減震性好、散熱、可回收等特點,其耐撞強度及吸振性遠較塑料佳,尤其相同抗力下厚度僅塑料的1/3,特別是應用于3C產(chǎn)品外殼上其外觀及觸摸質(zhì)感,已成為設計和消費的流行趨勢。
在航空航天及領(lǐng)域,鎂合金主要應用在機身及其發(fā)動機、起落輪、火箭、導彈及其發(fā)射架、衛(wèi)星探測器等。
公司開發(fā)的MB15高強變形鎂合金、WE54、WE43、VW94等高強耐熱鎂稀土合金由于采用新工藝開發(fā)出高純凈鑄錠,避免目前國內(nèi)外采用熔劑保護生產(chǎn)工藝經(jīng)常出現(xiàn)的組織氧化夾渣、熔劑夾渣所引起的質(zhì)量問題,能夠為中國航空航天提供的產(chǎn)品,更加有效地為中國制造減重。輕研合金秉持"科技未來、創(chuàng)新改變世界"的理念,不斷用新工藝、新技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品為客戶創(chuàng)造價值,成為輕合金的行業(yè)者和者。
鎂是結(jié)構(gòu)性金屬中輕的一種,具有高強度對重量比﹐可取代傳統(tǒng)上運用鋼、鑄鐵、鋅合金甚至鋁合金的地方。除此之外鎂合金棒材還具有﹕(1) 優(yōu)良的導熱性、吸震性﹔(2) 抗EMI電磁波﹔(3) 尺寸穩(wěn)定性高﹔(4) 可回收,被譽為綠色工程材料。鎂合金棒材以上得天厚的特性使之成為工業(yè)產(chǎn)品中制造結(jié)構(gòu)零件的優(yōu)選材料之一,主要用于制造輕而強度高的對象。鎂合金棒材壓鑄件的應用領(lǐng)域以筆記本計算機、照相機和攝相機產(chǎn)品(統(tǒng)稱為3C產(chǎn)品)為主。
相比壓鑄件,擠壓鑄造件具有更好的力學性能及表面質(zhì)量,本項目研發(fā)的擠壓鑄造鎂合金棒材管件直徑可達300mm,壁厚2~4mm 長度可達1m,AZ31 系列的鎂合金棒材擠壓鑄造管件具有良好的力學性能,抗拉強度大于270MPa,屈服強度大于180MPa,伸長率大于15%。可應用于軸承保持架等產(chǎn)品。鎂合金板材的主要因素有兩個:一個是大部門鎂合金的室溫塑性變形能力較差,且軋制板材中存在嚴重的各向異性;二是鎂合金板材制備工藝不夠成熟,力學性能還需要進一步提升。
鎂合金的擠壓成形都是在熱狀態(tài)下進行,擠壓方法有正向擠壓法,也可以采用反向擠壓法,但絕大多數(shù)擠壓鎂材即約90%以上的鎂合金擠壓材是用正向擠壓法生產(chǎn)的。
擠壓是指對放在擠壓筒中的錠坯的一端施加壓力,使之通過模孔以實現(xiàn)塑性變形的一種壓力加工方法。
其優(yōu)點如下:
1)擠壓具有比鍛造、軋制更為強烈的三向壓應力狀態(tài),金屬可發(fā)揮大的塑性。對塑性變形能力較差的鎂合金尤為重要,通過擠壓,可有效細化鎂合金的晶粒組織,提高合金的強度和塑性。
2)擠壓工藝靈活,操作方便,在一臺設備上僅通過換模具即可生產(chǎn)各種板,管,棒,型材,使各種形狀產(chǎn)品在一道工序成形。擠壓是適合市場需要的多品種,多規(guī)格,小批量,短期交貨的生產(chǎn)方式。
3)生產(chǎn)尺寸精度高,表面質(zhì)量好。
鎂合金錠有哪些特性呢?洛陽晟雅鎂合金科技有限公司的工作人員這就來跟大家說說吧!
密度低、比性能好、減震性能好、導電導熱性能良好、工藝性能良好、耐蝕性能差、易于氧化燃饒等,這些都是鎂合金錠所具備的特性。
并且鎂合金錠的加工過程及腐蝕和力學性能有許多特點:散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收;另外還有高的導熱和導電性能、無磁性、屏蔽性好和的特點。
應用范圍:鎂合金錠廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中,達到輕量化的目的。
綜述:AZ80特點是比強度高且耐腐蝕較純鎂大幅提升,主要用于電器產(chǎn)品的殼體、小尺寸薄型或異型支架等。A代表金屬鋁Al,Z代表金屬鋅Zn,8代表鋁的含量為8%,0代表鋅的含量為0.20-0.80%。一般為鑄造件直接進行機械加工或者采用鍛造件進行加工或者擠壓成形。
分類:AZ80屬鎂鋁鋅系合金中高含鋁量合金,高含鋁量具有較高的強度,但其塑性成形能力較差,
化學成分:
執(zhí)行GB/T5153-2016《變形鎂及鎂合號和化學成分》國家標準,具體如下:
AQ80是在AZ80合金基礎上添加了金屬Ag,特點是比強度高、耐熱性能好。一般為鑄造件直接進行機械加工或者采用鍛造件進行加工或者擠壓成形。
分類:AZ80屬鎂鋁鋅系合金中高含鋁量合金,高含鋁量具有較高的強度,但其塑性成形能力較差,
化學成分:
執(zhí)行GB/T5153-2016《變形鎂及鎂合號和化學成分》國家標準,具體如下:
產(chǎn)品類型:
鑄造圓棒、鑄造扁錠、擠壓棒材以及鍛造產(chǎn)品等,常用規(guī)格如下:鑄造圓棒:φ160/250/300/320/420/480mm,鑄造扁錠:300*800mm(橫截面尺寸),擠壓棒材/鍛造產(chǎn)品根據(jù)實際需要進行加工。
8年