現在、航空宇宙、自動車輸送、その他の産業における金属製品の軽量化は、研究のホットスポットとなっています。マグネシウム合金は 、母材としてのマグネシウムと他の元素とからなる合金である。それは実用的な金属の中で最も軽く、豊富な埋蔵量を持っています。マグネシウム合金は軽量で大きな利点があり、多くの注目を集めています。マグネシウム合金は、高い比強度、良好な熱成形性、良好な被削性および生体適合性、優れた減衰および電磁シールド、ならびに分解性などの多くの利点を有する。金属製品の軽量化に大きな可能性を秘めており、生物医学においても高く評価されています。現在のマグネシウム合金の開発における主な問題:(1)マグネシウムの固有の近い六方晶構造のために、マグネシウム合金の塑性形成能力は乏しく、複雑な部品を形成することは困難である。(2)マグネシウム合金は耐食性が悪く、様々な分野での用途が大きく制限されています。マグネシウム合金の耐食性を改善する方法は、さらなる研究の価値がある。
1 マグネシウム合金の分類
現在、マグネシウム合金は、主にアルミニウム(AL)、亜鉛(Zn)、マンガン(MN)、ジルコニウム(Zr)および他の合金元素ならびにレニウム(RE)などの希土類金属元素を含有する。マグネシウム合金に添加される合金元素の種類と含有量が異なると、マグネシウム合金の特性に大きな影響を与えます。一般に、zznの含有量が22%を超えない場合、マグネシウム合金鋳物の耐クリープ性を改善することができる。適切な量のMMN元素は、マグネシウム合金の耐熱性および耐食性を改善し、製錬プロセスにおいて有害な元素FFEをある程度除去することができる。適切な量のAAL元素は、マグネシウム合金の鋳造特性を効果的に改善することができます。適切な希土類金属の添加は、一般に、合金の流動性を改善し、収縮気孔率を低減し、合金の粒径を微細化し、強度および可塑性を改善することができる。添加される合金の種類に応じて、マグネシウム合金は大きく分けて以下のシリーズに分けることができます。
- (1)MgアルZnシリーズ。この一連の合金は、人々によって探求され、適用された最初のマグネシウム合金です。鋳造だけでなく、変形加工にも使用できます。合金が鋳造されて形成されるとき、Al元素の含有量は77%〜9%である。変形処理に使用する場合、AAL元素の含有量は33%〜5%に保たれるべきである。
- (2)MgアルMn系。マグネシウムアルミニウム合金に一定量のMMNを添加することは、合金の機械的特性に大きな影響を及ぼさないが、合金の可塑性をわずかに低下させる。11%〜25%のMMNを添加すると、合金の応力腐食耐性が大幅に向上し、合金の耐食性および溶接性能が大幅に向上します。
- (3)MgアルREシリーズ。この一連の合金は、優れた変形加工性を有する。鋳造合金としての強度および可塑性は、押出成形によって大幅に改善することができる。希土類元素RREの添加は、結晶粒径を減少させることができ、AALの含有量を適切に増加させることによって合金の包括的な機械的特性を著しく改善することができる。
- (4)MgのZn Zrシリーズ。この一連の合金中のzzn元素の含有量は、一般に約66%に制御されており、合金溶液強化および熱処理強化の役割を果たす。合金中のZzzrは、合金粒を著しく微細化し、合金の強度、可塑性および耐熱性を改善することができる。Zrの含有量は一般に00.5%〜0.9%である。航空機や航空宇宙車両に大きな応力を持つ構造部品を製造するためによく使用されます。
- (5)MgのZn REシリーズ。希土類金属RREの異なる含有量に応じて、合金は固溶強化からマトリックスを強化するための第2相に発展する。再原子の付加は、格子歪みを引き起こし、構造内の転位の移動を妨げ、または粒界を強化する
合金には、高比強度、高速切断、生体適合性など多くの利点がありますが、現在得られるマグネシウム合金には、切断燃焼、高温酸化などの問題がまだあります。さまざまな業界標準を満たす高品質のマグネシウム合金を製造するには、依然として詳細な研究が必要です。マグネシウム合金の品質は、一般に、元素の種類、含有量および加工技術に依存する。本稿では、マグネシウム合金の開発を、製造技術、表面・内部強化機構、切断技術の側面からまとめる。
2 成形プロセス
マグネシウム合金 の構成元素の物理的性質およびターゲット成分の形状、サイズおよび用途に応じて、以下の33の異なる成形プロセスが一般的に採用される:
- (1)重力鋳造:マグネシウム合金溶湯を使用して、独自の重力で部品を鋳造する。操作方法には、金型鋳造、半金型鋳造、シェル金型鋳造、インベストメント金型鋳造および砂型鋳造が含まれる。中でも砂型鋳造コストは低いが、操業が比較的煩雑であり、大型鋳物の小ロット生産に適している。
- (2)圧力鋳造:合金溶融物が金型キャビティを満たし、鋳造プロセスを完了するのを助けるために一定の圧力を使用する。圧力に応じて、高圧鋳造と低圧鋳造に分けることができる。高圧鋳造は、液体または半固体のマグネシウム合金溶湯を金型キャビティに高速で圧搾し、凝固させることです。この方法で得られる合金のサイズはより正確であり、輪郭は明確である。低圧鋳造は、合金溶融物の液体を上昇させ、金型を滑らかに充填するためにより低い圧力を使用することであり、その結果、凝固および地殻を順番に固化させ、次いで圧力下で結晶化し、最後に圧力を解放して鋳物を得る。この方法では、高品質の合金鋳物を得ることもできる。ダイカスト工程の凝固リンクでは、冷却速度を上げると結晶粒が大幅に微細化され、鋳造物の引張強度と伸びが改善されます[9-11]。マグネシウム合金は、その低融点(純マグネシウムは約6650°Cである)、急速凝固、低い合金液体粘度および良好な流動性のために圧力鋳造に適している。現在、真空ダイカスト、半固体ダイカストおよび酸素充填ダイカストは、マグネシウム合金圧力鋳造にしばしば使用される。
- (3)半固体成形:マグネシウム合金を周期誘導加熱により固体と液体の共存に加熱し、次いで材料を直接形成する。液体成形と比較して、成形温度が低く、金型寿命が長く、欠陥が少なく、コンパクトであるという利点があります。この技術は、鋳造と固体塑性成形の両方の利点を有する。成形温度は液体状態よりも低く、変形抵抗は固体状態よりも低い。得られた合金部品は高精度である。現在、一部のマグネシウム合金は自動車部品や航空宇宙産業機器に使用されている。
結晶粒径を微細化し、包括的な機械的特性を改善するために、鋳造マグネシウム合金は通常、圧延、押出、鍛造および他の塑性加工される。マトリックスマグネシウムの格子型は近い六方晶組織に属し、その構成合金は一般に近い六方晶組織の歪み結果であり、滑り系が少なく、塑性変形能力が低いため、マグネシウム合金はしばしば圧延プロセスを使用する。マグネシウム合金の冷間変形能力の悪さを考慮すると、熱間圧延または温間圧延が一般的に使用される。圧延温度は合金元素の種類および含有量に依存し、これは一般に合金固体の約555°C以下である。適切な温度とひずみ速度は、結晶粒を微細化し、変形抵抗を低減し、加工効率を向上させることができます。
3 マグネシウム合金の応用
(1)航空宇宙分野
航空宇宙および国防産業の急速な発展に伴い、中国における高性能軽量構造材料の需要は急激に増加しており、航空宇宙材料の軽量化はますます重要になっています。様々な性能を満たすことに基づいて、マグネシウム合金を使用して航空宇宙部品を製造することは、資源を節約するだけでなく、その後の宇宙船の使用に役立ち、その耐用年数を延ばす。さらに、帰還プロセスにおける宇宙船の安全性を確保するのにも役立ちます。現在、中国は航空宇宙分野で対応する軽量目標を設定している。
(2)鉄道輸送分野
軽量の材料は、鉄道輸送産業の発展にとって大きな意味を持ちます。難燃性マグネシウム合金は、レールトランジットトランジットトランジット指向性フレームの軽量化に使用されていますが、現時点では、主にいくつかの重要な技術が突破されていないため、この分野におけるマグネシウム合金の適用は促進されておらず、すべての側面の要件を満たしていることを確認するために繰り返しテストするにはまだ時間がかかります。
(3)自動車産業
マグネシウム合金は、車両を軽量化の目標を達成し、車両の軽量化の分野で好まれている衝撃吸収効果を向上させることができます。自動車のホイールハブ、ギアボックスボックス、シリンダーヘッドカバー、ステアリングホイール、ステアリングブラケットなどを使用して、自重を減らし、燃料消費量を削減し、環境を保護することができます。しかしながら、マグネシウム合金は耐食性や燃焼性に劣るため、広く使用されていない。
(4)医療分野
マグネシウム合金は、良好な生体適合性、分解性を有し、ヒトの骨密度に近く、医療に使用することができる。しかし、医療分野に適したマグネシウム合金は一部のみであり、合金が形成された後に特性が変化する。マグネシウムは、人体によるカルシウムイオンの吸収を促進し、骨組織の成長および創傷治癒を促進し、患者の治療サイクルを短縮することができる。
(5)軍事分野
軍事装備へのマグネシウム合金の適用は、軍事装備の品質を低下させ、軍隊の機動性と戦闘効果を高める可能性があります。ギアボックス、バットボディ、照準装置、軍用銃器の他の部分に使用できます。また、ハブ、シートフレーム、ギアボックスボックス、装甲車の他の部分、ならびに牽引装置、弾薬供給ボックス、砲兵および弾薬の砲手の鏡にも使用できます。
(6)電子製品
マグネシウム合金は、軽量、非磁性、良好な衝撃吸収性などの利点を有する。それは電子製品の分野で明るい未来を持っています。33c(コンピュータ)は、ノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラに代表されるので、
通信、消費)製品は、薄くて小さな光の方向に開発されており、マグネシウム合金はますます際立っています。マグネシウム合金電子製品は、優れた外観と触感を有するだけでなく、良好な熱伝導率および剛性を有する。最も薄い33c製品シェルの厚さはわずか0.4mmです。
(7)その他
マグネシウム合金はガソリンや潤滑油で比較的安定しており、オイルパイプ、ギアボックス、その他の部品の製造に使用できます。
マグネシウム合金 には、低密度、高比強度、良好な生体適合性など、多くの利点があります。それは他の金属かプラスチック材料よりよい結果を達成することができ、そして広い適用の見通しを有する。同時に、マグネシウム合金の製造・使用における課題にも留意する必要があります。例えば、マグネシウムと合金を形成するいくつかの希土類金属は高価であり、商品化が困難である。マグネシウム合金は使用中に腐食しやすいです。切断すると焦げ付きやすいです。上記の問題はマグネシウム合金の開発を制限し、関連する科学研究者によるさらなる探査と解決が必要です。