Каковы обычно используемые сорта сплавов для литья из магниевого сплава?

Основные марки и классификации литья из магниевых сплавов
Литье из магниевых сплавов можно разделить на серии Mg-Al-Zn (серия AZ), Mg-Al-Mn (серия AM), Mg-Zn-Ca (серия ZC), Mg-Re-Zr (редкоземельные магниевые сплавы, такие как серия WE) в зависимости от системы легирующих элементов. Ниже приведены наиболее часто используемые марки и их эксплуатационные характеристики в промышленности:

1. Серия Mg-Al-Zn (серия AZ)
Особенности: Содержит элементы алюминия (Al) и цинка (Zn), отличные литейные свойства, сбалансированную прочность и коррозионную стойкость, является наиболее широко используемой системой литья из магниевых сплавов.
1. AZ91D
Состав: Al 8,5–9,5%, Zn 0,45–0,9%, Mn ≥0,17%, остальное — Mg.
Эксплуатационные характеристики:
Высокая прочность: предел прочности при растяжении может достигать 200–220 МПа, предел текучести составляет около 100 МПа, подходит для конструкционных деталей со средними нагрузками.
Хорошая коррозионная стойкость: благодаря высокому содержанию Al на поверхности легко образуется плотная оксидная пленка Al₂O₃, а стойкость к солевому туману лучше, чем у чистого магния (около 100–200 часов), но для улучшения защиты все еще требуется поверхностная обработка.
Литейная технологичность: отличная текучесть, подходит для сложных тонкостенных деталей (минимальная толщина стенки может достигать 1,5 мм), широко используется в литье в песчаные формы, литье в металлические формы и литье под высоким давлением.
Типичные области применения: корпус коробки передач автомобиля, кронштейн рулевой колонки, цилиндр двигателя мотоцикла, корпус электроинструмента.
2. AZ31B
Состав: Al 2,5–3,5%, Zn 0,6–1,4%, Mn ≥0,2%, остальное — Mg.
Эксплуатационные характеристики:
Средняя прочность: предел прочности при растяжении около 170 МПа, хорошая пластичность (удлинение 8–12%), подходит для деталей, требующих определенной ударной вязкости.
Отличная свариваемость: может соединяться сваркой TIG и MIG, часто используется для конструкционных деталей, требующих последующей обработки или сборки.
Слабая коррозионная стойкость: низкое содержание Al, требуется защита поверхностной обработкой (например, анодированием).
Типичные области применения: рамы велосипедов, средние рамы продуктов 3C, кронштейны медицинских приборов.

2. Серия Mg-Al-Mn (серия AM)
Особенности: Содержит алюминий (Al) и марганец (Mn), без элемента Zn, лучшая коррозионная стойкость и свариваемость по сравнению с серией AZ, более высокая пластичность.
1. AM60B
Состав: Al 5,6–6,4%, Mn ≥0,28%, остальное — Mg (без Zn).
Эксплуатационные характеристики:
Высокая ударная вязкость и сопротивление удару: удлинение может достигать 8–10%, предел прочности при растяжении около 180 МПа, предел текучести около 85 МПа, подходит для условий с динамическими нагрузками или ударами.
Отличная коррозионная стойкость: поскольку Mn образует высокоплавкие соединения (например, MnFe₂Al₈) с примесями, такими как Fe и Ni, снижается склонность к межкристаллитной коррозии, а стойкость к солевому туману примерно на 30% выше, чем у AZ91D (около 150–250 часов).
Литейная технологичность: текучесть немного ниже, чем у AZ91D, но склонность к горячему растрескиванию мала. Подходит для литья в песчаные формы и литья в металлические формы. Литье под высоким давлением не рекомендуется (легко прилипает к форме).
Типичные области применения: автомобильные колеса, корпуса подушек безопасности, крепления для лыж и интерьеры аэрокосмической техники.
2. AM50A
Состав: Al 4,5–5,3%, Mn ≥0,28%, остальное — Mg.
Эксплуатационные характеристики:
Более низкое содержание Al: пластичность еще больше улучшена (удлинение может достигать 12%), но прочность немного снижена (предел прочности при растяжении около 160 МПа).
Отличная свариваемость и коррозионная стойкость: подходит для условий, требующих частой сварки или контакта с коррозионными средами (например, сантехника для ванных комнат, аксессуары для морского оборудования).
Типичные области применения: свариваемые конструкционные детали, коррозионностойкие детали клапанов.

3. Другие распространенные марки сплавов
1. Система Mg-Zn-Ca (ZC63)
Состав: Zn 5,5–6,5%, Ca 2,5–3,5%, остальное — Mg.
Эксплуатационные характеристики:
Выдающиеся высокотемпературные характеристики: Коэффициент сохранения прочности при растяжении при 150–200°C составляет более 70%, что лучше, чем у серий AZ/AM.
Биосовместимость: элемент Ca придает ему биоразлагаемые свойства и используется в медицине (например, рассасывающиеся костные гвозди).
Типичные области применения: жаропрочные детали двигателя, биомедицинские имплантаты.
2. Редкоземельные магниевые сплавы (WE43, WE54)
Состав: Содержит редкоземельные элементы (например, Y, Nd) и Zr, например, WE43 содержит Y 2,9–3,5%, Nd 0,4–1,0%, Zr 0,4–1,0%.
Эксплуатационные характеристики:
Сверхвысокая термостойкость: предел прочности при растяжении может достигать 180 МПа при 250°C, обладает отличной стойкостью к окислению и используется для деталей авиационных двигателей.
Высокая ползучесть: нелегко деформируется при высоких температурах и высоком давлении, подходит для корпусов турбокомпрессоров и отсеков ракет.
Типичные области применения: корпуса авиационных двигателей, конструкционные детали космических аппаратов.
Логика выбора:
Если требуется высокая прочность + высокая точность литья (например, тонкостенные сложные детали), выбирайте AZ91D, но для повышения коррозионной стойкости требуется соответствующая поверхностная обработка (например, гальваническое покрытие или микродуговое окисление).
Если требуется ударная вязкость + коррозионная стойкость + свариваемость (например, динамические нагрузки или детали, требующие последующей обработки), выбирайте AM60B, который подходит для средних и крупных деталей, отливаемых в песчаные формы.
Резюме
При выборе марок литья из магниевых сплавов следует сосредоточиться на пяти основных параметрах: прочность, ударная вязкость, коррозионная стойкость, рабочая температура и литейная технологичность. AZ91D и AM60B, как наиболее распространенные коммерческие марки, соответственно доминируют в сценариях «высокопрочное литье» и «высокая ударная вязкость и коррозионная стойкость», в то время как редкоземельные магниевые сплавы, сплавы Zn-Ca и т. д. играют незаменимую роль в специальных областях (например, при высоких температурах и в медицине). С резким ростом спроса на легкие материалы в таких отраслях, как новые энергетические транспортные средства и аэрокосмическая промышленность, высокопроизводительное литье из магниевых сплавов и их системы сплавов будут продолжать совершенствоваться и обновляться.