導(dǎo)讀：目前越來越多地行業(yè)使用鎂合金進(jìn)行高壓壓鑄（HPDC）部件，特別是在汽車和運(yùn)輸行業(yè)，其中減重是一個(gè)非常重要的問題。隨著新應(yīng)用的發(fā)展和現(xiàn)有的應(yīng)用變得更加復(fù)雜，需要改善鎂合金HPDC合金的性能。本文回顧了HPDC鎂合金在交通應(yīng)用方面的最新發(fā)展。對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行評(píng)估和討論，包括動(dòng)力總成部件或薄壁結(jié)構(gòu)部件的壓鑄性。結(jié)果表明，這些合金有很大的潛力被添加到目前的鎂HPDC合金系列，并在實(shí)際的汽車和其他運(yùn)輸應(yīng)用中使用。

使用鎂合金生產(chǎn)的高壓壓鑄件是汽車工業(yè)中使用最多的結(jié)構(gòu)金屬之一，用于實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)。鎂合金的密度比鋁合金低33%，比鋼低75%，其楊氏模量是聚合物復(fù)合材料的20倍左右。由于鐵（Fe）在鎂中的溶解度低，鎂合金具有高流動(dòng)性和對(duì)工具鋼的最小親和力。這些特性與它的低密度優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，使它們非常適用于高壓壓鑄（HPDC）工藝。

利用現(xiàn)代HPDC技術(shù)，鎂合金可以生產(chǎn)出具有大型、薄壁和復(fù)雜幾何形狀的近凈形產(chǎn)品，表現(xiàn)出出色的結(jié)構(gòu)和功能性能。鎂質(zhì)HPDC產(chǎn)品可以在多材料汽車應(yīng)用中與螺紋成型緊固件連接，從而消除了鉆孔/攻絲操作。這為裝配工藝、整體成本效益和連接完整性提供了顯著的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也為其他行業(yè)應(yīng)用提供了良好的潛力。

汽車工業(yè)中用于高壓壓鑄的傳統(tǒng)工業(yè)合金是基于鎂-鋁系統(tǒng)的，最近的改進(jìn)是近40年前開發(fā)的高純度成分。AZ91D用于在中等溫度下需要高強(qiáng)度的地方；AM50A/AM60B用于需要高延展性的地方；而AE44則用于高溫應(yīng)用。現(xiàn)代HPDC合金的純度很高，嚴(yán)格控制鐵、銅和鎳等雜質(zhì)。因此，它們?cè)谄嚭推渌麘?yīng)用中具有優(yōu)良的一般耐腐蝕性。

在此，子午線輕量化技術(shù)公司的J.P. Weiler團(tuán)隊(duì)總結(jié)并提供這些合金在汽車行業(yè)的潛在應(yīng)用以及未來運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用。這些新的合金被分為具有更高的強(qiáng)度、更高的延展性、優(yōu)越的高溫性能、高的物理性能或上述性能組合的鎂合金成分，使用傳統(tǒng)的鎂鋁體系和較新的無鋁成分。HPDC壓鑄能力將對(duì)這些合金的HPDC壓鑄性和性能特性進(jìn)行評(píng)估和討論。

相關(guān)研究成果以題“Recent developments in high-pressure die-cast magnesium alloys for automotive and future applications”發(fā)表在國際著名期刊Journal of Magnesium and Alloys上。

鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jma.2022.10.001

圖1

T4熱處理的AT72 HPDC試樣的老化曲線。175℃和200℃下的老化曲線 (Copyright 2013 by The Minerals, 金屬與材料協(xié)會(huì)版權(quán)所有，經(jīng)許可使用）。

圖2

T4熱處理（420℃/10小時(shí)）ATS和AT72 HPDC的老化曲線 試樣在200℃下的老化曲線(Copyright 2016 by The Minerals, Metals & 材料協(xié)會(huì)版權(quán)所有，經(jīng)許可使用）。

圖3

鎂鋁鋅錳合金中使用的HPDC汽車部件鑄件開發(fā)。

圖4

Mg-Al-Mn-Zn合金家族與AM合金的平均彎曲角。

圖5

不同Mn含量的AE44合金在175℃和90MPa下的蠕變性能（版權(quán)2021年由Elsevier所有，經(jīng)許可使用）。

圖6

HPDC MRI 260D抗拉鋼筋的坑尾測試結(jié)果（鑄造時(shí)）。

綜上所述，新開發(fā)的HPDC鎂合金的目標(biāo)是更高的強(qiáng)度、更高的延展性、卓越的高溫性能、更高的導(dǎo)熱性或兩者的結(jié)合。只有少數(shù)新的合金被評(píng)估為具有HPDC壓鑄能力。這在評(píng)估用于汽車或其他領(lǐng)域的新合金時(shí)是一個(gè)非常重要的工業(yè)因素。一些新的HPDC合金正在開發(fā)，有一些是基于傳統(tǒng)的Mg-Al-RE系統(tǒng)，以改善環(huán)境溫度性能和高溫性能。其他的則是基于添加新的合金元素，在用于HPDC鎂合金的合金元素中，稀土元素得到了廣泛的應(yīng)用。因此一些基于Mg-RE系統(tǒng)的新型HPDC合金被開發(fā)出來，目的是為了獲得更好的高溫抗蠕變性。HPDC合金發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)是為了獲得3C和EV/HEV應(yīng)用的高熱導(dǎo)率。預(yù)計(jì)在不久的將來，將在這方面開展更多的工作。