镁合金总结报告

第一篇：镁合金总结报告

镁合金总结报告

班级：材料学号：姓名：韦春阳

08A—2 08108010232 摘要：镁合金是最轻的工程结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高等特点，被广泛应用于汽车、电子等领域，要扩大镁合金的应用范围，提高其力学性能是十分重要的一项十分关键因素。

关键词：发展史

镁合金系

AZ91镁合金

一、镁合金简介

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。

二、镁的工业发展史发展史

镁是地壳中含量最丰富的元素之一，其丰度居第8位，约占地壳组成的2.5％，主要以白云石(碳酸镁钙)、菱镁矿存在，此外，海水中含镁约0.13％，可谓取之不尽，但人类认识镁却较晚.1828年法国科学家A．A．Bussy用金属钾将镁从熔融的氧化镁中置换出来。

1852年R．Bunsen建立了一个小型实验电解槽用电解法生产镁。

1886年以Bunsen的电解槽为基础，在德国建立了首个商业性电解镁厂。

1910年世界镁产量约10t／a，到1930年增长到1200t／a以上。二战期间镁工业获得了飞速发展，从1935年开始，德、法、苏、奥、意等国分别建立了镁厂，美国的镁产能扩大了10倍，1943年世界镁产量约为235kt／a。

1943年世界镁产量约为235kt／a。此期间镁主要用来制造燃烧弹、照明弹、曳光弹、信号弹以及军事和飞机等军用设备的零部件。

二战结束后，1946年世界镁产量降低到25kt／a，世界各国开始考虑镁合金在民用工业的开发和应用，在以后的20年中，美国Dow化学公司在开发镁合金及其生产技术方面取得了突出的成就，为镁及其合金在冶金、航空、电子、兵器、汽车、化学及防腐、印刷、纺织等民用工业部门的应用开辟了道路，使镁工业出现了连续增长的势头，实际上从二战结束以来年均增长率在7％左右，现在世界上镁产能已达到550kt／a，2000年实际产量为430kt。

三、镁合金系的划分

四、Mg-Zn 镁合金系特点

五、熔炼镁合金的生产工艺流程

六、熔炼镁合金的反射炉结构

1—炉壳

2—炉底

3—溜口

4—炉子拱盖

5—加料孔

6—燃烧嘴

7—移动式小车

8—支柱托辊和炉子倾斜托辊

七、AZ91镁合金剂熔炼法

八、镁合金的应用

在航天的应用

镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此零件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。例如，B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤，挤压件90公斤，铸件超过200公斤。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件，如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土资源丰富，已于70年代研制出加钇镁合金，提高了室温强度，能在300°C下长期使用，已在航空航天工业中推广应用。

目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。

(1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。

(2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。

根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g，年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。

手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。

在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。

在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。

九、镁合金的防腐蚀方法

1、化学转化处理

镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。

传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。

有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。

化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。

2、阳极氧化

阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。

传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。优良的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。

一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X射线衍射相结构。

但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。

3、激光处理

激光处理主要有激光表面热处理和激光表面合金化两种。

激光表面热处理又称为激光退火，实际上是一种表面快速凝固处理方式。而激光表面合金化是一种基于激光表面热处理的新技术。激光表面合金化能获得不同硬度的合金层，具有冶金结合的界面。利用激光辐照源的熔覆作用在高纯镁合金上还可制得单层和多层合金化层。

采用宽带激光在镁合金表面制备Cu-Zr-Al合金熔覆涂层时，由于涂层中形成的多种金属间化合物的增强作用，使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。而由于稀土元素Nd的存在，在经过激光快速熔凝处理之后得到的激光多层涂敷，晶粒得到明显细化，能提高熔覆层的致密性和完整性。

激光处理能处理复杂几何形状的表面，但镁合金在激光处理时易发生氧化、蒸发和产生汽化、气孔以及热应力等问题，设计正确的处理工艺至关重要。

4、其他表面处理技术

离子注入是在高真空状态下，在十至数百KV电压的静电场作用下，经加速的高能离子(Al、Cr、Cu等)以高速冲击要处理的表面而注入样品内部的方法。注入的离子被中和并留在样品固溶体的空位或间隙位置，形成非平衡表面层。

有研究认为耐蚀性能的提高是由于自然氧化物的致密化、注入离子的辐射和形成镁的氮化物的结果。所得改性层的性能与所注入离子的量和改性层的厚度有关，而基体表面的MgO对改性层的耐蚀性能的提高也有一定的促进作用。

气相沉积即蒸发沉积涂层，有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种。它是利用能使镁合金中的Fe、Mo、Ni等杂质含量大幅度降低，同时利用涂层覆盖基体的各种缺陷，避免形成局部腐蚀电池，从而达到改善防腐性能的目的。

十、镁合金生产火灾预防及扑救对策

1、镁合金切削工艺的火灾危险性

（1）镁屑性质活泼,高温下极易燃烧。镁合金切削过程中,镁屑切口处大部分是未氧化的镁和镁合金。由于金属镁属一级遇湿易燃品,着火点及最小引燃能量低,加之切屑薄而小,比表面积大,因此高温环境下在空气中极易燃烧。

（2）高速切削时会产生高温,引燃镁屑。机械加工时,为充分发挥刀具的切削性能,提高生产效率和工件质量,一般要求较高的切削速度。而高速度的切削往往会使金属切屑的温度高达700°C~ 1 000°C,当缺乏冷却液的有效供应时,高温将足以引燃镁屑起火。（3）镁屑燃烧温度高,火灾蔓延速度快,扑救难度大。镁一旦发生火灾,其燃烧温度可达3 000°C,燃烧热值高达25 121 kJ/kg。当镁屑呈粉状时与空气混合遇火能发生爆炸。此外,由于镁高温时遇水可发生化学反应放出氢气,故金属镁火灾中,水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限制,干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显,扑救难度大。

2、镁合金切削加工工艺火灾预防

（1）控制好切削速度。切削热的产生与切削速度呈同比例增长,因此切削速度对切削温度影响极大。在实际工作中我们发现,不同的切削速度产生的切削热会使切屑的表面氧化膜颜色发生变化。因此,通过不同切削速度下的镁合金切削氧化膜颜色,便可估算出安全的车床主轴转速。

（2）正确选择切削液。除非机械构造本身限制,在镁合金切削加工时应始终充分供应切削液以及时降低切屑温度。考虑到镁的化学特性,切削液的选择应避免采用可燃、具有强氧化性及含水量较高的液体,从而防止冷却液遇高温镁屑燃烧或反应放热起火。

（3）强化易燃、可燃物品的监管。冷加工切削过程中使用的润滑油及精密机床使用的液压油、导轨油、主轴油等大多为可燃液体,而且一般储油量都较大,如普通机床液压油约有20 kg~70 kg。所以日常工作中应加强设备的检修与维护,保持机床完好,严防漏油。对清洁机床后遗留的油抹布、油棉纱等,应及时清理,并与镁屑相隔离。

3、镁屑火灾的扑救

（1）严禁使用水、泡沫、四氯化碳、二氧化碳灭火剂扑救。（2）对已燃金属镁屑应选用D级灭火器。如7150、D类干粉、干砂等,考虑到目前国内市场上7150、D类干粉灭火器并不常见,而干砂对机床(特别是精密机床)损坏大,根据实际可就地取材选用75 %~80 %的覆盖熔剂粉加20 %~25 %硫磺粉经混合制成的撒粉熔剂灌装在手提干粉灭火器中进行灭火,效果明显。

（3）扑救镁屑火灾时,应使灭火器喷嘴与起火镁屑间保持一定距离,以尽量减少灭火器喷射过程中对镁屑的冲击作用,防止镁屑扩散形成爆炸性混合物。

十一、镁合金的发展前景

进入21世纪，镁的最大也是最为持久的热点是作为汽车、笔记本电脑、手提电话及电视机零件上镁合金压铸件的使用。我国将从两个大的方面来发展镁合金的应用，一是3C产品及其它轻工消费产品，另一方面是电动车及汽车零件。镁合金有4个主要系列：Mg-Al-Zn-Mn(AZ系列)，Mg-Al-Mn(AM系列)，Mg-Al-Si(AS系列)，Mg-Al-稀土(AE系列)，它们各具特有的使用性能，能满足多种功能的需要，将会得到广泛应用。

第二篇：镁合金安全培训教材

镁合金压铸及机加工过程中的安全培训教材

前言

随着镁合金压铸的兴起与发展，镁合金压铸企业越来越多，镁金属火灾一直以来是目前全国，乃至全世界消防处置的难题之一，这些火灾的情况十分复杂，稍有不慎，极易造成人员伤亡。我国的《建筑设计防火规范》在生产加工和储存物品的火灾危险性分类中，将镁加工企业列为乙类，即镁粉/镁屑为易燃物质，燃烧产生的爆炸性气体H2又极有可能发展为爆炸事故。

在镁合金生产经营中如不重视安全生产，将会酿成毁灭性的灾难。例如1964年，我国某厂的镁炉发生爆炸，不仅整个生产线化为灰烬，而且当时烧死4人、烧伤多人，造成重大的人身和财产损失。又如2001年3月20日西班牙Dalphimetal公司（生产镁合金汽车配件）在清理收集镁屑时不慎产生火花，引燃镁屑，并导致火灾发生。火灾造成25t镁锭、600t镁成品、4台全自动压铸机生产线和厂房被彻底烧毁。2003年12月某压铸配套厂，由于打磨工段没堆积在地面上的镁粉燃烧，并酿成火灾。2003年12月29日美国Garfield公司（镁回收厂储藏库）发生燃烧和爆炸。因此，对安全生产必须高度重视。

好多年以前，人们对用电也很恐惧，说电能把人给电死，要远离电，但现在人们知道怎样去用电和防护，人们没有了对电的恐惧，电成为了人们生活中不可缺少的能源。镁合金压铸也是一样，只要给予必要的关注，镁合金并不比危险。传统观念认为镁合金具有危险性，是一种不安全的材料。

近年来，通过大量的生产实践，人们已经逐步走出传统的误区。其实理论上存在的危险性，在实践中并不能一概而论，事实上镁的块状固体相当安全，不会发生燃烧和爆炸。甚至将镁块直接对着火焰加热和燃烧，也不会引起镁的燃烧。即使镁块被引燃，只要将火焰撤离，镁块也会因为热量迅速散失，温度降至燃点以下，火焰会自动熄灭。

镁块具有热容量大、热量散失快、燃点高的特性。镁块的燃烧必须是先将固体镁块加热到650℃（熔点），固体镁块溶化后再对液体的镁继续加热到1100℃（沸点），这时才会有镁蒸气逸出，气体的镁才具有极强的燃烧和爆炸危害性。

但是镁粉/镁屑、轻薄料的确也存在一定的燃烧、爆炸危害性。一般认为：当空气中镁粉尘浓度达到20mg/L时就可能引起爆炸；直接对镁粉尘加热到340—560℃也可能引起镁粉尘的燃烧。

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镁合金生产在压铸行业中发生的燃烧、爆炸事故也往往是由镁粉/镁屑、轻薄料引起的。因此能否保证镁合金的生产安全，在镁合金熔炉工段，关键是避免镁汤和含氧物质及水分接触。应特别注意不能混入饮料水、汗水，生产中使用的工具不能潮湿。而在后加工工段，其关键在于对镁粉/镁屑、轻薄料能否进行有效管理和控制。

镁金属的物理性质

镁是银白色的金属, 熔点648.8℃,沸点1107℃,高温下具有延展性。它的密度是1.74克/厘米 38℃-40℃是镁的燃点，活泼金属，遇湿易燃物品。具刺激性，对眼、上呼吸道和皮肤有刺激性，吸入可引起咳嗽、胸痛等。

镁合金发生燃烧的化学反应机理

1.能在空气中燃烧，燃烧时产生强烈的白光并放出高热。遇水或潮气猛烈反应放出氢气，大量放热，引起燃烧或爆炸。粉体与空气可形成爆炸性混合物，当达到一定浓度时，遇火星会发生爆炸。引燃温度340—560℃，爆炸下限[%(V/V)]：44～59mg/m3，最小点火能40 mJ。

2Mg+ O2=2MgO 释放大量热量

2.镁与水发生作用，产生氢气和产生放热反应，热量的聚集到一定程度时，会引起剧烈燃烧和爆炸。

Mg+H2O=MgO+H2↑ Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 2H2+ O2=2H2O 释放大量热量

3.在潮湿状态下，镁与铁锈Fe2O3中的氧发生作用，产生剧烈的燃烧，释放出高热，发出耀眼的白光。

3Mg+ Fe2O3=3MgO+2Fe 发生剧烈反应 4.镁和河沙中的SiO2反应

2Mg+SiO2=2MgO+Si 发生剧烈反应

镁合金的安全生产条件与要求

1对管理工作的要求

（1）管理的模式。建立健全完善公司的安全管理机构，并实行公司、部门、班组三级管理模式。

（2）安全管理的核心内容。“谁主管，谁负责”的原则。“管生产必须管

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安全”的原则

（3）安全生产检查制度。安全生产委员会每月二次“四查”工作：查安全生产制度和安全生产作业规范的制定与落实，查有无违章操作的现象；查是否存在不安全的隐患；查不安全的隐患及是否得到及时、有效的整改。

（4）镁合金安全生产的中心任务是：防止镁尘、镁粉、镁屑及镁的轻薄料发生燃烧和爆炸。

（5）镁火灾防护的 “三防”和“四危害”。“三防”，即防火、防水、防高温；“四危害”，即强光、高热、迅猛燃烧、遇水爆炸。

（6）镁火灾防护八项措施：1）尽早扑灭初期火灾；2）断电；3）报警；4）降温；5）禁水；6）隔绝空气；7）遇险逃生；8）防止火源扩大。

2对安全生产条件的要求

（1）生产场地要求空间高，自然通风好，场地宽敞，有充足的避险逃生通道。

（2）建筑结构必须采用预制混凝土或砖混结构的不燃材料，门窗和室内设备应具有阻燃和防火功能。

（3）建筑车间应该分为若干个相互独立、保持有相对安全距离的区域。

（4）现场配置足够量的消防沙和ABC干粉灭火器，尤其是不得用水去扑灭镁合金火灾。

（5）消防器材的配置地点应该标志明显，取用方便，并实行专人维护和保养，不得挪作他用。

（6）作业区必须实行严格的禁火、禁水管制，并防止火星、火花的产生。

（7）电源线路、电器设备的安装必须符合国家安全规范的规定，经有国家资质的检测机构检测合格。

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（8）应准备必要的呼吸器具。3对操作人员的要求

（1）操作人员的个人防护是从事镁合金压铸的基本条件。镁合金压铸人员的基本保护用品有工作服、安全帽、防护面罩、隔热石棉手套、防火衣裤（耐热700℃以上）、安全鞋。操作人员上岗前必须进行相应的安全培训，并考试合格方能上岗。

（2）操作人员在进行作业以前，必须按规定正确穿戴劳动保护用品（穿劳保鞋，戴棉质口罩、平滑手套、平滑帽子，穿无口袋、无袖口的工作服），未穿戴防护用品的人员不能靠近作业区域，不能进行操作。

（3）操作人员不准带病、酒后及疲劳上岗，压铸作业区不能带入饮料、水、火种。

（4）生产现场必须保持整洁干燥，如发生漏油、漏水必须马上清理干净。（5）生产现场及四周不允许存放易燃易爆物品，对本人工位上的镁粉/镁屑、轻薄料、必须每2h清理一次，并装入专用中转容器；组长安排每班下班前运走和进行无害化处理，严禁堆放在生产现场造成安全隐患。

（6）操作人员在镁合金熔炼炉前加料、打渣时，必须穿好工作服，戴上头盔，防止汗液滴入镁汤中，防止飞溅，导致灼伤皮肤甚至引起爆炸。

4各生产工序的安全生产要求和防护措施 4.1 镁合金熔炼区的安全与防护

镁合金熔炼时的常规保护措施比其他熔融金属的要求更加严格，要求生产人员必须使用面罩和防水衣。对镁而言，水汽不论其来源如何，都会增大熔体发生爆炸和着火的危险，尤其是当汽水与镁汤接触时，会产生潜在的爆炸源H2。

4.1.1熔炉内火灾的控制和灭火

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（1）熔炉火灾一般可分为坩埚中着火和坩埚破裂两种形式。

（2）坩埚中着火通常由于保护气体匮乏所致。检点：保护气体是否开启；份量是否足够；混合比正确与否；有无备用瓶；管路接头有无泄漏；炉盖有无盖紧、密合。操作中不应该经常开启炉盖。

（3）清渣前要预热清渣工具，清渣时会产生零星的火花，操作者不需为此惊慌。

（4）若因保护气体匮乏引起液面着火时，应立即丢入大量覆盖剂并施以充分的保护气体。

（5）一发现炉内冒出白烟，要沉着，迅速切断电源，通知相关人员，并立即穿戴防护用具。由泄汤口排出或检视孔所见的镁汤量判断漏汤程度，作不同的应变处理。若泄汤口未流出任何镁汤，则立即将覆盖剂丢入炉内及承汤皿中，然后用干燥的杓子从坩埚内舀出一些熔汤，接着连续丢入几支完全干燥的镁锭，使坩埚内的熔汤尽快凝固。

若泄汤口流出的镁汤量不多，呈绢丝状，则立即将覆盖剂大量丢入炉内及承汤皿中，在承汤皿尚未满前尽快用干燥的杓子将炉内的镁汤舀出一部份，然后连续丢入镁锭，使熔汤快速凝固。

若泄汤口流出的镁汤量大，如同倒水，这时要立即打开炉盖丢入大量的覆盖剂及镁锭，同时承汤皿也放入镁锭和大量的覆盖剂，能丢多少就丢多少，这时舀汤出来已失去时效性，不需再浪费时间。接着离开现场，从远处监视其动静。同体积下铝锭吸收的热量比镁高，因此，灭火时可考虑使用铝锭取代镁锭。（6）干砂不可用于熔炉内灭火。4.1.2镁合金锭熔化前的预热

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由于温度和存放及运输过程中的相对温度变化，镁合金锭会吸收一定的水分。镁合金锭总会具有气、裂纹和表面氧化，以上特征和水分有关。在熔化之前把镁合金锭预热到150℃以除去水分。

4.1.3镁合金熔化、保温及停炉

（1）所有的清理工具和浇注杓子使用前必须在洗涤溶剂中洗涤，并预热以除水汽，目视完全干燥后方可使用，并且在入熔炉时缓慢放入。（2）所有溶剂都必须密封保存，并保持干燥，含水量小于3%。（3）工作场地应经常保持干燥、整洁、通风良好和道路畅通。熔化区域的地板材料应耐热且不吸水，因普通水泥在金属溢出时会释放出水分，建议使用耐火砖和特种水泥

（4）防止燃烧/氧化，输入适当流量的保护气体，并且熔炉要密封性能良好，确保保护气体的供应不能中断。炉盖不能冒烟

（5）在添加镁合金锭的和其它操作时，尽量减少炉盖口的打开时间。（6）停炉时，只有当坩埚内温度低于350℃以下时，才可关掉保护气体。（7）对坩埚要定期检查，防止坩埚裂纹和裂纹导致镁液泄漏。（8）镁合金燃烧时，严禁用水、二氧化碳或泡沫灭火剂灭火，这些物质会催化镁的燃烧并引起爆炸。严禁用砂子灭火，因为火势相当大时，SiO2与Mg 反应，放出大量的热并促使镁剧烈燃烧。

4.2 镁合金压铸区的安全与防护

由于溶化的镁液易燃易爆，遇氧气剧烈燃烧，遇水爆炸，遇铁锈、有水分的混凝土、含硅的耐火材料等均会剧烈反应，且一旦发生火灾时难以扑灭，因此，对其压铸成套装备的性能、可靠性、安全性要求极高。一般情况下，镁液初始的小面积的起火尚能采取一些措施补救，一旦引起大火或蔓延、爆炸，则

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无法控制和补救，将会造成巨大的人员、财产伤亡损失。坩埚内层因镁液的腐蚀和SF6保护气体的腐蚀也可能穿孔，穿孔后溶化的镁液流出起火爆炸将造成重大灾害事故。夏季易造成高温镁合金液的飞箭伤人或爆炸起火事故。

4.2.1镁合金压铸生产过程的要求

（1）镁合金压铸生产过程中，最重要的是保持现场的干燥、干净。（2）压铸现场必须清洁，不允许有任何积水、油污存在，并要有良好的通风、排气条件。

（3）镁合金锭要存放在阴凉、干燥、通风的库房中，熔炼现场不宜存放过多的镁锭。

（4）镁合金的水口料、废料也应放在不燃的容器内单独存放。生产现场的废料必须及时清理打扫，且应装在干燥的不燃容器内。

（5）打开镁合金熔炉前应检查各项电器、仪表是否工作正常，气管是否连接完好，防止N2和SF6的泄漏。

（6）加料前应检查各开口是否密闭，料嘴、料筒是否配合恰当。加料后要迅速盖上加料口，防止空气过多进入熔炉而引起氧化燃烧。

（7）溶化镁合金必须有气体保护，不得将有杂质的镁锭、镁粉、镁渣加入。进入熔炉前的镁锭和清渣工具必须干燥、无油，至少预热到150℃。

（8）要常检查冲头，不能漏水，否则可能发生爆炸和伤人。另外冲头的冷却可用风冷，模具的加热及冷却一般用耐高温油。

（9）镁合金压铸冲头速度也比铝合金压铸的高，为避免飞料伤人，有时在模具上分型面部位加装飞料挡板。压铸时前后安全门一定要关闭，操作者严禁站在分型面上。

（10）模具上的脱模剂要吹干，否则可能产生喷溅或伤人。

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（11）不能对料筒喷脱模剂，否则可能产生喷溅和伤人。

（12）打碴时，动作要快，避免汗水和异物掉入熔炉中，炉碴放入干燥的铁桶后，要迅速洒上干硅沙覆盖，以防止氧化燃烧。

（13）压铸车间配置灭火器材，用于镁合金的灭火剂有干沙、干粉灭火器、这些灭火器材应放置在醒目的地方，便于现场紧急使用，对灭火器材要经常检查。

（14）镁压铸时熔炉坩埚的腐蚀锈蚀是难以完全避免的，当发生坩埚破裂泄露时，处理方法如下：首先要迅速切断电源，穿戴防护用具，由泄液口的流量判断泄露程度，做出不同的处理。如果泄液口没有镁液流出，可立即将覆盖剂大量丢入炉中及盛液皿中，然后用干燥的勺子从炉中舀出一些镁液，接着放入几个预热过的镁锭，使坩埚内的镁液尽快凝固；如果流出的镁液不多，则立即将覆盖剂大量丢入炉中及盛液皿中，在盛液皿尚未满之前，尽快用勺子将炉内的镁液舀出一部分，然后连续丢入大量覆盖剂及镁锭，同时盛液皿中也要放入大量覆盖剂。此后尽快离开现场，从远处观察动静。不过像这样的事故很少发生，关键是平时要按规定做好熔炉的定期检查及维护，以防患于未然。

4.3 镁合金机械加工区的安全要求与防护措施

在机加工和处理镁合金碎屑时，必须遵守以下规定：

禁烟火、刀锋利、碎屑厚、乳剂不停、切屑结束立退刀、不用水性切屑液、清洁干燥、通风良好、机台无屑、废料桶有盖,下班清掉！灭火用沙和干粉,千万不能用水浇！!4.4 镁合金研磨区的安全要求与防护措施

研磨产生镁粉极易燃烧，对于相关设备和操作，必须认真考虑采取防火 和防止爆炸的措施。

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禁烟火和火星、湿尘收集、常清理、电气防爆、衣裤无袋、通风良好、机台无屑、下班清掉！氯化铁水溶液后埋掉。灭火用沙和干粉,千万不能用水浇！!4.5打磨、抛光、烤漆工序的安全要求与防护措施

禁烟火和火星、场内无铁具,及水带入，清洁干燥、吸尘、排风、照明防爆、衣裤无袋、棉质口罩、平滑手套、湿式吸尘器装户外、5%氯化铁溶液来浸泡、氢气逸出;烤漆工段无尘、涂层腐碳树脂漆、灭火用沙和干粉,千万不能用水浇！!4.6镁合金热处理安全要求与防护措施

装炉前工件清洁干燥加除屑、炉膛内清洁、干燥。同炉同料、按规操作、温度控制要严格、绝对禁止水灭火,火灾发生先断电。

4.7物资的安全存储管理安全要求与防护措施

（1）镁产品和镁材料仓库适宜小型化、分割化、分散化，镁锭堆垛高不能超过1.5m，防止因过量存储引起镁合金火灾而造成重大损失。

（2）镁的废料应实行专库存储，堆垛一般不超过1.4m3，并适宜存储于加盖阻燃的容器内。

（3）镁产品、镁材料仓不能混存有氧化剂、还原剂及易燃物质。并留足通道（大于堆垛高度的50%）。

（4）严禁火源、火种及水带入仓库，防止镁产品、镁材料被雨淋、谁浸、受潮，并保持通风散热。

（5）镁屑与微细粉末的处理

目前，镁屑、镁粉末与淤渣的常用处理方法是，用5%的氯化铁溶液进行溶解(一般 1kg 干燥 镁使用 0.6kg 氯化铁)，可在数小时内使绝大多数镁转化

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成不燃烧的氢氧化镁和氯化镁残渣。由于在这种反应中会产生氢气，故应在室外的敞开容器中进行处理，并严禁在反应器的周围生火吸烟或焊接作业。在配制5%的氯化铁溶液时，应将淤渣中的水考虑进去。

结束语

必须记住，镁合金锭，压铸件和表面处理后的零件只有整体达到初始熔点以发生才会发生燃烧。由于高的火焰温度（3900℃），镁合金燃烧会发出耀眼的白光。这对于没有经验的人是很可怕的，因此遵守安全制度和灭火规定是非常重要的。镁的热容只有汽油的一半，只要小心谨慎，镁合金起火是很容易熄灭的。由于湿气的存在，要小心发生飞溅爆炸。切记不可惊慌，更不能用水扑灭镁合金起火，使用水会导致爆炸和火势漫延。

安全法宝

车间干燥干净、不燃结构装修

操作正确规范、粉碴定期清理 员工防护用品、杜绝疲劳/手机

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第三篇：镁合金的材料,可能有用

铸造工艺装备基础条件差 工艺装备不配套，特别是对金属型的模具设计与制造等不够重视。原辅材料的生产比较分散，其生产设备简陋，技术落后，测试手段短缺，原辅材料品种不一，质量不稳定。原辅材料质量检测、铸造过程控制检测、铸件内在质量检测等往往不能完全起到监督和预防的作用。我国许多企业在生产全过程中不是主动、严格执行行标、国标和符合国际标准的企业标准，废品率有的高达30%~50%。此外，我国的许多标准制定后多年不加修订，给产品的生产、销售等都带来诸多不便

我们已开发成功了数个可量产化的轻质高强度镁锂合金材料，产品技术处于国内领先和国际先进水平，具有绝对的市场竞争力和广阔的市场前景原辅材料的生产比较分散，其生产设备简陋，技术落后，测试手段短缺，原辅材料品种不一，质量不稳定。原辅材料质量检测、铸造过程控制检测、铸件内在质量检测等往往不能完全起到监督和预防的作用。我国许多企业在生产全过程中不是主动、严格执行行标、国标和符合国际标准的企业标准，废品率有的高达30%~50%。此外，我国的许多标准制定后多年不加修订，给产品的生产、销售等都带来诸多不便

针对陕北的跨越式发展目标，提出了建设府谷、神木镁产业基地，推进榆林能源基地资源深度转化，拉长产业链条，加大财政引导资金投入力度，组建省级镁业企业集团，集中力量开展技术攻关，重点发展六种镁合金，加强镁业人才建设

镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，属于国际上列入高度保密的技术。今年年底，中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产，用于航空、航天、能源等多个领域。

据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。

经过两年来的进一步研发，目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果，为产品的推广应用创造了良好条件。

根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。

我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步，先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初，在汽车工业、电子工业发展的带动下，国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区，尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动，发展速度令人关注。

积极稳妥地发展镁产业 实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来，在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工厂，形成了有一定规模的汽车和IT行业的基础结构件的生产群体。欧美、日等发达国家在镁合金产业化方面已经走在前头，无论是在技术本身，还是组织实施、政府和行业攻关计划方面都积累了丰富的经验。此外，台湾和香港地区在镁合金加工领域和市场开拓等方面均具有雄厚的实力和良好的基础，这些都是值得我们认真加以研究、借鉴的。

镁合金产品开发技术含量高，要求资金投入多，投资风险大，若没有足够的资金支持，没有很强的市场变化应对能力，没有高素质的技术和管理人才，将难以维持有效地镁合金压铸生产。以企业为主体走产、学、研结合之路，把技术创新与体制创新紧密结合起来；按市场机制运作，积极稳妥地推进我国镁合金压铸业的发展，是应对所面临的发展机遇和挑战的基础对策。

我国在镁合金的研究开发、市场启动和产业化等方面都已经严重落后于发达工业国家。中国发展镁产业的关键是不能满足于利用低层次的加工业提供廉价的美产品，只能通过发展高技术来提高技术水平，实施进口替代和鼓励出口的战略，实现镁产业持续发展。中国镁产业的发展应借鉴国外镁产业的发展经验，在发挥市场经济体制作用和广大企业及投资者主观积极性的前提下，充分利用政府行政管理的作用，用镁产业进步与产业升级来推动总量控制和结构优化，建成若干家集科、工、贸、金为一体的有一定国际竞争能力的大型生产基地或企业集团，使它们成为带动行业发展的骨干和中坚力量，从而大大提高镁产业的生产集中度和市场竞争力。

在这个循环经济产业链中，企业利用原煤生产出兰炭、煤焦油和煤气，兰炭用于生产硅铁和电石，硅铁用作生产金属镁的还原剂，煤气用作冶炼金属镁的燃料或者发电，镁渣等工业废料生产免烧砖、水泥等建筑材料。而用生产兰炭时产生的尾气作为燃料来生产金属镁，不仅实现了废气回收，也节约了每吨原镁3000元左右的燃料成本。

国家在编制《新材料产业“十二五”发展规划》时，将镁合金作为一种高端金属结构材料列入新材料范畴，金属镁作为“21世纪的绿色环保材料”将广泛应用于电子、航空、汽车等行业。而我省神府地区的金属镁生产企业有90%以上以生产销售原镁为主，生产附加值更高的镁合金的企业却寥寥无几，存在巨大的发展潜力。

目前，我省已经开始谋划镁产业的技术创新和转型发展，力争在10年内将我省的这一特色优势产业打造成产值过千亿元的镁业基地。我省将依托神府现有基础，打造金属镁冶炼和镁合金压铸件基地；依托关中高端制造业发达优势，规划建设镁合金深加工生产基地；依托西安科教和人才优势，推动涉镁企业和科研等建立镁合金研发中心和工程技术中心，同时，还将在省内的汽车、航空航天企业积极推广应用镁合金。在这样的集群发展中，陕西金属镁的生产、科研、应用潜能将得到充分的发挥，真正做大做强陕西镁业。

2013年1月25日，西安航空基地与陕西工业技术研究院、陕西中能雍工航空镁业有限公司、中国重型机械研究院股份公司共同签订协议，标志着“航空镁合金产业园及高效节能镁合金板带示范线”项目正式落户航空城。这一项目的入区，为西安航空基地打造新材料产业集群迈出了坚实的一步。

镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一，可广泛应用于航空、航天、汽车、铁路、兵器装备、IT等多个领域。特别是在航空产业，是飞机襟翼、舱门、轮毂、仪表盘、油路设备等多项零部件的理想材料，具有广阔的应用前景。航空镁合金产业园入区后，计划在镁合金板带材业务板块上投资17亿元，建成“高效节能镁合金板带示范线”项目。“高效节能镁合金板带示范线”项目是“航空镁合金产业园”一期的示范项目，采用了最新的“铸轧＋温轧”短流程工艺，可实现年产3000吨镁合金超宽超薄板卷带。

“航空镁合金产业园”示范线建成投产后，工研院、中能雍工公司和中国重型机械研究院将组织专家和技术人员深入开展镁合金应用产品的研究开发。在一期示范线的基础上，将陆续在园区内建设新型镁合金板材、高铁轻轨和汽车专用镁合金型材、高纯度精炼镁锭、镁合金锭、冲压零部件等生产线，以镁合金精、深加工产品为主导，建成占地约250亩的高品质镁合金产品的研发、中试及产业化基地，总产能将达到7万吨以上。项目建成后，将进一步扩大镁合金材料的应用市场，大幅降低镁合金产品的生产成本，提升镁合金产品的质量和制造水平。

加快培育和发展战略性新兴产业，是西安航空基地成立以来的核心战略选择，而新材料则是基地精心培育的一朵“产业之花”。近年来，西安航空基地抢抓战略性新兴产业发展机遇，通过产业链构建，着力培育构建科技含量高、经济效益好、资源配置合理、绿色低碳环保的新材料产业集群，已形成了耐高温陶瓷基复合材料、高性能碳纤维复合材料、无机高分子材料、超轻镁锂合金等多个新材料产业板块，与基地相关入区企业形成了链条式和集群式的互动发展态势。

随着“航空镁合金产业园及高效节能镁合金板带示范线”项目的入区，西安航空基地新材料产业集群又添一员生力军。借渭北工业区全面推进建设的东风，西安航空基地将加快推进产业集群培育和城市环境建设，进一步做强产业优势和环境优势，实现产业与环境双轮驱动，助推西安国际化大都市建设再上新台阶。

今年5月，陕西镁业的“善用兰炭废气转化能源生产纯镁——府谷地区独创的镁循环经济产业链模式”获得国际镁协2012环保责任奖，这是该奖设立70年来，第一次由中国单位获得。而这个模式，也是神府地区金属镁生产的最大特色。

山西镁合金产业化的准产业集群特性，表现为以下几个方面“(1)对资源和能源优势的过度依赖，导致山西的多数镁企业以原镁生产(产品单一)为主，产业集群中产品结构不合理!产业分工不明确”山西目前的70多家镁业企业，有6家是既产原镁又深加工，n家是深加工企业，其余的全是只生产原镁“(2)准产业集群的下游产业企业不多，支持配套产业企业不强”原镁业本身就是个上游产业，它的上游只有采矿和能源，这在山西是可以保证供应的;下游规模性的镁合金深加工(压铸!挤压等)产业和相关制造产业(3C!汽车制造业和配件业等)不多，现在只有富士康!大同广灵化工!闻喜银光!太原同翔等少数几家企业;左右支持配套产业仅有几家提供回转窑!还原炉的企业，太原风华生产精炼炉和镁合金型材设备，而生产镁压!铸机械的企业还没有一家“。目前，山西镁合金产业化吸引周围其他经济活动和生产要素向其集中的能力还不强，还不能形成聚集经济效果，也影响了自身的快速成长” 5产业链在向下游延伸!深加工能力不断增强 镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，我国将于年底实现这种材料的规模化生产，届时不仅将带动整个镁合金产业的启动，也有望给金属镁概念带来长期利好，相关概念值得关注。

中国将实现镁锂合金材料规模化生产

据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与经过两年来的进一步研发，根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。该技术采用真空熔炼技术，在氩气保护条件下进行中间合金及合金材料的熔炼。通过弥散强化、固熔强化机理提高了镁锂合金强度，通过将镁合金的塑变机制由孪晶变形改变为以滑移机制为主，使合金塑性大幅度提高。

该项目在航空、航天、机械、电子、医疗等多个领域形成广泛的应用前景，填补国内空白，对促进我国轻质合金材料技术发展应用起到引导和推动作用，并创造巨大的经济效益。

鉴定委员会一致同意通过该科技成果的技术鉴定，认为其综合性能及技术水平达到国内领先、国际先进水平，并建议在此技术基础上，不断完善产品生产工艺，以提高市场竞争力。

第四篇：镁合金焊接技术总结

镁合金焊接技术的研究及发展

余福庆

（机械学院 材料成型及控制工程 201007110）摘要 ： 镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。介绍了镁合金的物理特性及应用特点。通过对国内焊接的研究现状及成果进行分析，简述了镁合金的应用情况及其焊接特点，介绍了镁合金的钨极氩弧焊，电子束焊及电阻点焊，搅拌摩擦焊，激光焊等常用的几种焊接方法及其研究。总结了各类焊接方法的特点，并指出镁合金焊接研究中存在的问题，并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。

关键词：

镁合金 焊接 研究现状

Research and development of magnesium alloy welding technology

Yu Fuqing Mechanical College Material Forming and Control Engineering 201007110 Abstrac：Magnesium alloy has a broad application prospects in the field of aerospace, automotive, electronics, welding technology has become a key technology for restricting its application.The physical properties of magnesium alloy and application characteristics.Through the analysis of the research status and achievements of domestic welding, briefly the application of its welding characteristics of magnesium alloy, magnesium alloy gas tungsten arc welding, electron beam welding and resistance spot welding, friction stir welding, laser welding etc.several commonly used welding method and its research status.Summarizes the characteristics of the various types of welding methods, and pointed out that the problem exists in the magnesium alloy welding research, and magnesium alloy welding research and application prospects.Key words： magnesium alloy;welding;research status 一，镁合金物理化学特性与焊接特性

镁合金的密度小,约为1178 g/ cm3 ,是铝的2/ 3 ,钢的1/ 4。同时,镁合金还具有高的比强度、比刚度、减震性和导热性,较好的可切削性和可回收性,因而被称为21 世纪的“绿色”工程材料。随着镁合金的冶炼技术不断提高和人们对能源、环保的高度重视,镁合金成为迅速崛起的一种工程材料,采用镁合金结构件可以大大减轻结构重量,降低生产成本。因此它在汽车、摩托车、航空航天等领域具有巨大的应用前景。镁合金作为一种新型高性能结构材料,在实际应用中不可避免地采用连接结构,而焊接无疑是优先选择的连接方法之一。由于镁合金的熔点低,线膨胀系数和导热率高,与氧、氮的亲和力强,焊后易形成夹杂和脆性相,易产生焊接变形和热裂纹,使焊接接头的力学性能下降,因此,焊接已成为制约镁合金结构件广泛应用的障碍之一。针对镁合金焊接的特点和难点,应采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度快的高效焊接方法。近些年来出现的新工艺,如 钨极氩弧焊，电子束焊及电阻点焊，搅拌摩擦焊，激光焊等常用的几种焊接方法。

二，镁合金新工艺焊接方法分析及对比 钨极氩弧焊

钨极氩弧焊(TIG)是最早用于镁合金材料焊接的方法之一，目前，也是镁合金最常用的焊接方法。由于镁合金的特点，其氩弧焊一般采用交流电源，以去除氧化膜。由于镁合金热膨胀系数大，易产生焊接裂纹、焊后变形等缺陷，需要采用夹具系统固定、坡口预处理、焊前焊后热处理等措施，以保证获得性能良好的焊接接头。镁合金TIG 过程中主要存在气孔、夹杂和热裂纹等缺陷，利用活性焊接可以改善镁合金TIG 时存在的熔深浅的缺点。

电子束焊

镁合金因具有较低的熔点、较高的化学活性及高的热导率，镁合金焊件接头强度一般低于母材，因此高能量、焊剂保护及真空环境下进行镁合金的焊接尤为必要。电子束焊(EBW)是一种能量密度高、焊接效果好、适应范围广的焊接方法，焊接过程在真空状态下不受氧气等气体的影响，在真空状态下热损失很小，加热速度快。电子束精确可调，无论是对镁合金薄件还是厚件均可一次焊透。EBW冷却速度快，元素的扩散时间及扩散距离短，相易于形核，焊缝晶粒细小，有利于改善接头性能。与氩弧焊相比，EBW接头的力学性能更高，并且高于母材和其它方法焊接的焊缝，这主要与焊缝区晶粒非常细小，热影响区很窄有关。电阻点焊

电阻点焊(RSW)是汽车生产中最常用的焊接工艺之一，也是镁合金众多连接方法中具有较大潜力的一种。RSW作为一种焊接镁合金薄板的有效焊接方法，开始受到人们的普遍重视。镁合金的点焊工艺与铝合金点焊相似。镁合金RSW接头主要由焊核区和热影响区组成。焊核区含有两种不同的组织结构，焊核中心为等轴晶结构，焊核边沿为胞状-树枝晶结构，焊核区这种组织结构的过渡是由于焊核中心与边沿凝固条件不同所致。焊核区裂纹敏感性较高。热影响区内出现晶界熔化及粗化现象。搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所开发的一种新型固相连接技术，与传统的焊接方法相比，具有优质、高效、低耗、焊接变形小、无污染等特点，在薄板焊接中具有其它焊接方法不可比拟的优势，特别适合于铝、镁等合金结构的连接。由于镁的塑性变形能力差，目前大多数镁合金产品都是铸造件，很少采用锻压、扎制、挤压等方法加工。这使得镁合金的应用受到很大限制，也相应制约了镁合金FSW的研究。

惯性摩擦焊

惯性摩擦焊(通常称摩擦焊)是利用两个工件相互接触并高速旋转, 在接触面上产生大量的摩擦热使其达到锻造温度, 然后施加一个轴向顶锻力而完成两工件的固相连接。金属工件表面的氧化膜和油污会在初始的摩擦中得以去除, 所以不会影响到接头的质量。摩擦焊接中的产热很少, 接头的形成在金属的熔点以下, 属于固相连接, 因此气孔、裂纹等缺陷不易形成。由于摩擦焊操作简单, 生产效率高, 并且可以获得高质量的接头, 由于摩擦焊接过程中接头的形成并非通过金属的熔化而形成, 原理上更接近于扩散, 所以可以焊接异种金属。激光焊接

激光焊接的焊速高, 质量好, 无变形, 无需真空条件, 且容易实现自动化焊接。在焊接过程中,激光束照射到金属表面时, 材料将瞬时汽化并在束流压力和蒸汽压力的共同作用下形成一个细长的小孔, 小孔中的汽化金属被电离并将摄入的能量完全吸收, 然后将热量传递给周围材料使之熔化, 在小孔附近形成熔池。激光焊可以得到极小的熔化区和热影响区并能净化焊缝, 减少焊缝中的内应力、裂纹和气孔等缺陷。激光焊接时, 焊缝的背面成形受热输入和气体保护流量的影响, 在恰当的焊接工艺条件下可以得到很好的表面成型和高质量的接头, 从外观上看, 焊缝连续, 狭窄, 变形很小, 且无表面缺陷。

三，镁合金焊接技术前程展望

在现有的镁合金焊接方法中,传统的TIG焊焊接质量良好,应用范围相当广,适合各种接头的焊接,但由于能量密度不高,熔深比较浅,热影响区较宽,而活性TIG焊则弥补了许多不足,值得深入研究;激光焊热影响区较小,焊缝美观,但易产生气孔,成本较高;搅拌摩擦焊焊缝晶粒细小,接头力学性能优良,但是接头形式受限制,成本较高。在镁合金焊接的研究中,有几方向研究得很少。但很有潜在意义:(1)镁合金的活性TIG焊的研究;(2)镁合金的复合焊研究;(3)镁合金熔焊过程中温度场模型的建立,对凝固过程了解很重要;(4)镁合金搅拌摩擦焊的焊核成型过程模型的建立和完善。（5）镁合金与钢、铝合金等异种金属的焊接问题。

参考文献

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[J]． 金属学报，2001，37(7)： 673-685．

【6】丁文斌,蒋海燕,曾小勤,姚寿山 镁合金焊接技术研究进展(上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030)【7】冯吉才, 王亚荣, 张忠典 镁合金焊接技术的研究现状及应用①(哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室, 哈尔滨150001)

第五篇：镁合金的优缺点及应用

镁合金的优缺点及应用

镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。

一、镁合金的优点

1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。

2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此，很适合应于受冲击的零件—车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。

3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40%～50%，且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。

4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低。而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。

5、资源丰富。中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt，几乎占世界镁产量的40%，位居全球第一。2005年，原镁产量达到354 kt，原镁产能接近600 kt，比2004年净增100kt，同比增长32.1%，占全球镁产量的2/3，成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。

二、镁合金的缺点

1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时发散，继而促进了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。

2、室温塑性差。镁属于密排六方晶体结构，其在室温下只有1个滑移面和3个滑移系，因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作，但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向相倾斜的某些晶体内，因而滑移的过程将会受到极大地限制，而且在这种取向下孪生很难发生，所以晶体很快就会出现脆性断裂。在温度超过250℃时，镁晶体中的附加滑移面开始起作用，塑性变形能力变强。

3、耐蚀性差。镁具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与不同类金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极作用。在室温下，镁表面与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化镁薄膜比较疏松，其致密系数仅为0.79，即镁氧化后生成氧化镁的体积缩小，因此耐蚀性很差。

三、镁合金应用及发展现状

全球镁合金的需求年均增长达到10% 左右，西方镁合金的市场需求增长率达到了15% 以上，未来镁合金的市场需求将呈现快速增长的趋势。镁合金主要应用于汽车、3C、航空航天领域，其中应用于汽车产业（70%）、3C行业（20%）、军事和航空航天（10%）。

1、国外镁合金应用发展现状

国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段。其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区，而欧洲镁及镁合金产业的发展速度也增长迅速。但比较来看，国外不同国家和地区对于镁及其合金材料的开发应用仍然存在较大的差异，其中表现突出的仍然集中在德国、俄罗斯、美国、加拿大、日本等对镁合金研究开发较早的国家。具体应用主要集中在以下几个方面：

镁合金在汽车工业中的应用

镁合金在汽车上的应用已经有许多年的历史，从20 世纪20年代开始，镁制零件就开始在赛车上应用。到了20 世纪90 年代，镁合金发展迅速，各国相继出台了镁研究计划，开展了大型的“产、学、研”联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500 万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压铸合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力；1993 年欧洲汽车制造商提出“3 L 汽油轿车”的新概念，美国也提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3 L 的轿车，且整车至少80％以上的部件可以回收，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车，因此除汽车轮毂外，镁合金还被广泛应用于增压器转子、发动机传动箱体、风扇、发动机零件、整体座椅系统、仪表板整体框架、方向盘、草坪机底盘等其他零部件。

国际国内对于镁合金在汽车上的应用的研究不断发展，应用领域不断扩大，应用的量也相应增加。目前全球汽车平均每辆用镁合金4~5 kg，根据西方汽车工业界的展望，在未来二十年里，平均每辆汽车上的镁合金用量将达到100~120 kg，将比目前增长50 倍以上，届时仅用于汽车的镁合金将超过500 万t，约为目前全球镁年生产量(80 万t)的6 倍。相较于铝合金、在成熟产品上镁合金将具备更高的性价比：如果按原镁16000 元/t 和电解铝13000 元/t 的行业平均成本分析，由于镁合金比重较小（镁比重为1.7kg/m3，铝比重为2.7 kg/m3），相同体积的镁合金成本较铝合金低30%。

图1 汽车中各种原材料使用比例

镁合金在电子领域中的应用

在3C 产品领域，以笔记本电脑、手机和数码相机为代表的3C 产品朝着轻、薄、短、小方向发展的推动下，镁合金的应用得到了持续增长。镁合金与传统3C产品使用的外壳材料相比具有轻量化、刚性高、减震性好、无磁、散热、可回收等优点；特别是应用于3C 产品外壳上其外观及触摸质感极佳，已成为设计和消费的流行趋势。

与塑料相比镁合金具有良好的导热性、刚性，特别是极其易于回收。一旦镁合金的应用进入良性循环之后，其废料不仅不会危害环境，其优良的再生性也会致使镁资源得到充分利用，也使镁合金使用成本更进一步的降低。不仅如此，镁合金还具有非常好的压铸工艺性能，采用压铸的方法制造的镁合金3C 类产品外壳，厚度最薄可达0.4 mm，并且强度和刚度都极为优异。以耐冲撞性为例，其耐撞强度及吸振性均远较塑料佳，尤其是相同抗力下厚度仅塑料的1/3，且具良好的散热性及防电磁波干扰的性能。

以上特性使镁合金在3C 产业（计算机、通讯、消费电子）及电动工具，运动器材等方面的应用，已成为一个新的市场热点，如笔记本计算机、掌上计算机外壳、照相机外壳、摄相机外壳、投影录像机外壳、电视机、音响外壳等，而且其应用领域还在迅速扩大。

镁合金在国防领域及其他领域的应用

镁合金由于质量轻而被广泛地应用于国防和航空航天产品，其应用包括飞行器机身及其发动机、起落轮、火箭、导弹及其发射架、卫星探测器、旋转罗盘、电磁套罩、雷达和电子装置以及地面控制装置等。如MD600 直升机的主传动系统使用镁合金后，水平旋翼系统的功能得到有效提高。太空飞船和卫星部件使用镁合金后能适应太空运行的特殊环境，诸如由空气动力学加热引起的温度极限、臭氧侵蚀、短波电磁辐射和高能粒子(电子、质子和小陨石)的冲击等。

镁合金在航空、航天较早得到应用, 在兵器上也得到一定应用，最早应用于军事工业领域是在1916年，被用于制造77mm炮弹引线。国外一些发达国家由于资源原因,对镁合金在兵器上的应用还持谨慎态度。

2、国内镁合金应用发展现状

我国的镁储量世界第一，我国已探明的白云石矿资源总量为40 亿t，青海柴达木盆地的33 个盐湖镁盐储量为47.5 亿t，而且储存形式为非常有利于开采的高纯度氯化镁。我国的菱镁矿资源总量31.45 亿t，符合炼镁要求的一、二级矿占78%，已探明储量可开采年限至少有1000 年之久。而大海则是最大的“镁矿”，海水中含镁约2100 亿t，其中每千克海水中约含3.8 g 氯化镁，可以预见的将来中国绝不会缺镁资源。而与镁不同的是中国的铝土矿资源非常贫乏，中国国内铝土矿资源仅能供应中国生产10 年，目前60% 的铝土矿资源依赖进口，发展镁合金产业符合中国的资源战略。

我国对镁合金的开发利用也非常重视，科技部、国家自然科学基金委员会等部门针对镁合金开发相继出台了各种研究计划，加深、加快对镁合金材料的应用与开发研究。2000 年3 月，科技部启动了“镁合金开发应用及产业化”的前期战略研究，全国共有4 个研究所、7 所高校、20 多家企业直接参与了“镁合金开发应用及产业化”项目的实施。该项目开发的新型水氯镁石脱水制备无水氯化镁的工程技术在国际上处于较高水平；开发的皮江法炼镁工艺技术不断提高，有效节约了资源，提高了生产效率，减少了污染；开发的高品质镁合金短流程工艺，降低了成本；开发的具有自主知识产权的10 款镁合金冷、热室压铸机及配套设备，国内市场占有率达到50%，基本满足了国内镁合金压铸生产需求。目前该项目已取得一些阶段性成果：解决了材料研究、产品设计、模具制造、压铸成型到表面防腐等系列关键工程技术。成功开发应用了25 种镁合金摩托车零件和52 种镁合金汽车零件，分别装车90 万辆和54.65 万辆，微型汽车单车最高用镁零件9 kg，轿车最高用镁零件8.17 kg ；同时开发了14 类镁合金3C 产品零件和8 种列车制动器零件，为进一步扩大应用打下了良好基础。同时建立了从镁合金前沿高科技研发到产业化技术开发的研发体系，突破了一批前沿核心技术和产业化关键技术，培育组建了十几家有关镁合金及制品的股份制公司，建立了一批镁合金产业化基地，启动了镁合金标准体系建设工作，并已完成一批标准的制定。

镁合金材料作为21世纪新型绿色环保结构材料,将在实现产品轻量化技术领域起到越来越重要的作用,西方工业发达国家已将镁合金材料作为重要的战略物资进行研究开发,对其相关材料和制造技术的研究实行严格保密。而我国是镁资源最丰富的国家,可利用的镁资源占世界贮量的70%,是世界上原镁生产和出口量最大的国家。但是,我国镁产品和镁合金加工技术水平较低,属于典型的以牺牲资源和环境为代价的原料出口性产业。开展兵器用镁合金材料及镁合金零件的研发,争取形成具有自主知识产权的镁合金在兵器上应用的集成技术,即可加快和推动国防工业科技技术进步,使我国武器研制和生产达到国外同等先进技术水平,同时,也为镁合金在民品上的应用提供先进制造技术,拓宽镁合金的应用领域,实现军民品双向互动,带动镁合金产业发展,将我国的镁资源优势转化为镁技术优势和产业优势都具有重大战略意义。