鎂合金
關注創建者：西瓜刀 創建時間：2016-11-30
鎂合金的視頻教程
鎂合金的實例教程
鎂合金是最輕的金屬結構材料，比重只有1.8，分別為鋁的2/3和鐵的1/4，其比強度高達133，這使得鎂合金可用作高強度材料。高強度鎂合金的比強度甚至可以和鈦相媲美。
鎂合金彈性模量大，消震性好，在彈性范圍內，鎂合金受到沖擊載荷時，吸收的能量比鋁合金件大一半，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。
鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達0.5mm, 適應制造汽車各類壓鑄件。鎂合金件穩定性較高，壓鑄件的鑄造性加工尺寸精度高，可進行高精度機械加工。
鎂合金的散熱相對與合金來說有絕對的優勢，對于相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金材料的散熱器，某熱源生產的熱量（溫度）鎂合金比鋁合金更容易由散熱片根部傳遞到頂部的速度，頂部更容易達到高溫。
但鎂合金線膨脹系數很大，達到25～26 μm/m℃，而鋁合金則為23 μm/m℃，黃銅約20 μm/m℃，結構鋼12 μm/m℃，鑄鐵約10μm/m℃，巖石（花崗巖、大理石等）僅為5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。應用在熱源處時一定要考慮溫度對結構尺寸的影響。
鎂合金的應用舉例：一般中高端及專業數碼單反相機都采取鎂合金做骨架，使其堅固耐用，手感好；手機電話，筆記本電腦的殼體；在內部產生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金；汽車方向盤、轉向支架、剎車支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架等要求重量輕而強度大的結構件。
鎂合金壓鑄方向盤骨架
按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。
鎂合金牌號以英文字母+數字+英文字母的形式表示。前面的英文字母是其最主要的合金組成元素代號（元素代號如下表規定），其后的數字表示其最主要的合金組成元素上下極限值的平均值。最后面的英文字母為標識代號，用以標識各具體組成元素相異或元素含量有微小差別的不同合金。
展開 南極熊導讀：航空航天、武器裝備等重要領域對輕量化材料的需求日益迫切，鎂合金作為質量最輕的金屬結構材料逐漸受到廣泛關注，鎂合金的增材制造也開始受到材料界越來越多的重視。
鎂合金作為最輕的金屬結構材料，密度僅為 1.74 g/cm3，約為鋁合金的 2/3、鋅合金的 1/3、鋼鐵的1/4、鈦合金的 2/5，與多數工程塑料相當。不僅如此，鎂合金還具有諸多優異的特性，例如優良的比強度與比剛度、優異的阻尼性能、熱穩定性和抗電磁輻射性能等，已經被廣泛應用于航空、航天、汽車、電子通訊等領域。
隨著工業界對產品綜合性能要求的進一步提升，流道、拓撲等更加輕量化的零件設計理念開始嶄露頭角。然而目前鎂合金的成形方式依然主要采用傳統的鑄造、粉末冶金和塑性成形等，這些傳統的加工工藝難以對一體化構件內部進行加工，無法在部件內部構建精細流道結構或拓撲結構，限制鎂合金發揮輕量化的優勢與復雜結構件成型的潛力。在此情況下，增材制造突破了傳統制造的限制，具有高精度、高設計自由度、高利用率與節能等特點。通過對工藝參數的設計，可以調控合金微觀結構和性能，最大化實現合金材料的形性協同設計能力，凈成形制備出傳統制造無法實現的復雜結構產品，擴大鎂合金在生物醫用、汽車、消費電子等領域的應用。
△激光粉末床熔融技術制備的“Mg”形狀的點陣結構(由鎂合金WE43制成)
3D打印技術已廣泛用于制造不銹鋼、鈦合金、鋁合金等復雜樣件，并成功用于發動機機匣，散熱管道，減重結構件等。近年來，隨著對鎂合金在加工過程中易燃性的了解不斷增加，針對鎂合金的增材制造相關研究也逐步展開，以期突破傳統鎂合金制備工藝對鎂合金發揮輕量化優勢的限制。
展開 摘 要：鎂合金在航空航天、汽車、電子等領域具有廣闊的應用前景，焊接技術已經成為制約其應用的技術關鍵。分析了鎂合金焊接的主要問題，介紹了鎂合金焊接的研究現狀，綜述了鎂合金鎢極惰性氣體保護焊、熔化極惰性氣體保護焊、攪拌摩擦焊的特點，并對鎂合金焊接研究及應用進行了展望。
1 前言
近年來，汽車設計者和生產商為了降低對環境的污染，在提高燃料的利用率和減少CO2的排放量方面開展了大量的研究，如尋找新的無污染燃料、改變汽車發動機的性能和減輕汽車質量等，其中減輕汽車的質量是最有效的一種方法。
例如，2000年生產的奔馳CL汽車采用外面鋁合金，內側鎂合金的車門，質量比原來減少34%。意大利生產的第2代鎂輪轂僅5.4kg，比鋁輪轂7.4kg減少28%。對于一輛中等大小的汽車，其質量減輕10%，它的燃油量就可以減少6%～8%。因此，鎂合金以其低密度和高比強度、高比剛度和可再回收利用等優點成為人們關注的焦點。
目前，在各類汽車中已不同程度地選用了鎂合金，有關專家預計，每輛汽車中鎂合金的質量將增加到40～80kg。由于鎂合金的焊接性能不好，很難實現可靠連接，鎂合金結構件以及鎂合金與其它材料結構件之間的連接，成為制約鎂合金應用的技術瓶頸和急待解決的關鍵技術之一。
2 鎂合金的特點
1)密度小 鎂的密度大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。它是最輕的實用金屬。
2)高比強度、高比剛度 鎂合金的密度雖然比塑料高，但是，單位質量的強度和彈性率比塑料高，在保持同等強度的情況下，鎂合金的零部件比塑料還薄，質量也輕。另外，由于鎂合金的比強度比鋁合金和鐵高，在不減少零部件強度的前提下，鎂合金要比鋁或鐵零部件的質量輕很多。
展開 采用Nd：YAG激光器和CO2激光器對6種鑄造鎂合金和4種擠壓鎂合金進行激光焊接性研究，結果發現對相同成份和不同成份的鎂合金，厚度從2～8mm，均可利用激光焊接，并可得到很窄的焊縫和很大的熔深。
激光焊接鎂合金的缺陷主要為氣孔、熱影響區熱裂紋及凝固裂紋。另外，鎂合金對激光的反射率較大也是鎂合金激光焊中需要注意的問題，這使激光焊接鎂合金熔深較淺。相比而言，電子束焊接得到的熔深最大，且遠超過激光焊接。
3.電子束焊
電子束可以焊透30mm的鎂合金板，熔化區的組織幾乎都是10mm左右的等軸晶。電子束焊接可以避免很多焊接缺陷，如孔洞、咬邊、根部凹陷及較寬的熱影響區等。經過工藝優化，如調整聚焦位置到根部，優化焊接參數等，焊縫的極限抗拉強度可以達到母材83%（有表面應力集中）和96%（無應力集中）。
電子束焊接通常為真空焊接，金屬氣體的揮發對真空室的污染很大。研究發現非真空電子束非常適用于鎂合金的焊接。AZ31變形鎂合金和AM50A以及AZ91D鑄造鎂合金在適當的焊接工藝下均可得到良好的接頭。相對較高的能量密度可以允許焊接速度達到15m/min，這樣熱輸入較小，焊接效率高。通過填絲可以得到無疏松、縮孔和氣孔等缺陷的焊縫，接頭的靜載荷可以與母材相當，接頭的抗腐蝕性能甚至好于母材。高速、高效且可以實現高自動化的非真空電子束焊接為鎂合金的大面積應用提供了新的途徑。
4.電阻點焊
電阻點焊因其成本極低、工藝穩定成為汽車工業中最主要的焊接方法。鎂合金導熱率高、電阻值小，電阻點焊鎂合金時需要在短時間內通很高的電流，使產熱速率遠大于散熱速率。這個性能與鋁合金性能相似，因此能夠焊接鋁合金的點焊設備也能夠焊接鎂合金。電焊機的成本與變壓器次級線圈電流負荷成正比。相同板厚下，電阻點焊鋼所需的電流遠小于鎂合金，因此鎂合金的焊接設備昂貴。
展開 8
電阻點焊
鎂合金薄板和擠壓件都可以采用常規的電阻焊 ,如縫焊、點焊和閃光對焊進行焊接 ,其中點焊最常用。Mg 2 Al 系和 Mg 2 Zn 系合金的電阻焊性能較好。電阻點焊一般用于承受低載荷的工件焊接 ,如某些鎂合金框架、儀表艙、隔板等常采用電阻點焊。只要焊機功率能保證瞬時快速加熱,直流脈沖點焊機及一般的交流點焊機均可適用于鎂合金的點焊。
鎂合金電阻點焊的工藝特點如下 :
(1) 鎂合金具有良好的導電性和導熱性,點焊時 ,須在較短的時間內通過大電流;
(2) 鎂的表面易氧化,被焊面間的接觸電阻較大,當通過大的焊接電流時 ,往往產生飛濺;
(3) 由于導熱性好及線膨脹系數大,斷電后熔核冷卻收縮快,易引起縮孔及裂紋等缺陷;
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摩擦焊
目前,鑄造鎂合金特別是壓鑄鎂合金應用比較廣泛。然而 ,殘留很多微氣孔是壓鑄合金產品存在的致命問題,這些氣孔因受熱而出現聚焦長大,嚴重地影響了合金的力學性能。因此這類鎂合金的熔化焊通常難以獲得理想的焊縫。于是,鎂合金的摩擦焊成為了關注熱點之一。
摩擦攪拌焊接是使用機械式的旋轉攪拌棒,通過旋轉摩擦和攪拌作用 ,將金屬從固態轉變成塑性狀態 ,再輔以擠壓作用使材料接合在一起。這種利用攪拌棒造成金屬塑性流動的方法可以應用于板狀構件對接和搭接 ,尤其適用于鋁、鎂等低熔點金屬的焊接。
目前已有研究者采用攪拌摩擦焊成功地實現了鎂合金薄板的連接 ,接頭形成后幾乎沒有任何變形 ,接頭上下表面光滑、無堆高 ,沒有裂紋、氣孔和背面未焊透等缺陷。此外,已成功地采用攪拌摩擦焊進行 AZ61A、AM60 鎂合金的同種材質焊和異種材質焊。初步研究表明,攪拌摩擦焊還可以用于鎂和鋁異種材質間的連接 。
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釬焊
鎂合金的釬焊工藝與鋁合金相似。
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對于從事鋁合金、鎂合金等具有顯著各向異性材料研究的同學來說，VPSC是預測材料在復雜加工路徑下表現的有力工具。然而，原生的 VPSC 通常是針對均勻變形設計的，面對實際工程中復雜的幾何邊界和非均勻變形（如軋制、沖壓），它需要一個更強大的載體。
Abaqus 作為有限元分析（FEA）的標桿，擅長處理復雜的邊界條件和幾何接觸。
文章名稱《A three dimensional (3D) thermo-elasto-viscoplastic constitutive model for FCC polycrystals》
DOI：10.1016/j.ijplas.2015.04.001
在鋁合金、鎂合金等輕質材料成形過程中，溫度往往不是一個可以忽略的因素。
這篇文章研究的對象，是 AZ31B 鎂合金在室溫條件下的塑性變形行為。作者關注的問題非常明確：為什么這種 HCP 結構材料在不同加載方向下，會表現出強烈的不對稱性、明顯的織構演化，以及非常突出的孿晶效應？換句話說，這篇文章不是簡單去擬合一條應力—應變曲線，而是試圖回答：鎂合金在室溫下究竟是靠哪些機制在變形，這些機制又如何共同決定宏觀響應。
研究證實該支承輥設計滿足強度要求，為鎂合金溫軋工藝提供了理論依據。
圖2 高分子復合材料與鋁鎂合金材料的對比
傳統的金屬防護方案雖然可靠，但過大的重量已成為阻礙車輛續航里程提升的“阿克琉斯之踵”。在此背景下，以連續纖維增強熱塑性復合材料（Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic， CFRTP） 為代表的輕量化高性能材料方案應運而生，正引領一場從“金屬護甲”到“復合材料鎧甲”的靜默革命。
鎂合金作為一種輕質合金，其密度約為1.8g/cm3，遠低于鋼的7.85g/cm3。雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。
</strong></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"> <strong>汽車關鍵零部件產品：</strong></p><p class="ql-align-justify"> 各類汽車鋁、鎂合金、鋅合金壓鑄件、鑄件、鍛件、金屬沖壓件及加工成型精密部件等）；汽車塑料零部件；電子類零部件；汽車動力系統部件
damask在windows下使用的案例效果如下：
在編譯過程中測試了下圖所示的案例，分別是BCC鐵，位錯密度模型，FCC鋁，ＨＣＰ鎂合金，ＨＣＰ鈦合金，各項同性的粘塑性模型，taylor模型等以及動態顯示vumat的實現，發現運行結果良好，計算效率相較于linux平臺要稍快一些，指的注意的是，當前采用單核心計算，在后續的過程中會對整體的damask代碼進行完整的重構，充分支持多核心并行計算，即運算效率會顯著提到
鎂合金作為一種輕質合金，其密度約為1.8g/cm3，遠低于鋼的7.85g/cm3。雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。
鎂合金作為一種輕質合金，其密度約為1.8g/cm3，遠低于鋼的7.85g/cm3。雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。
