国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
中文 | Eng 数据审核 登录 反馈
金相控制法为塑性加工开辟道路
2014-01-02 17:31:28 作者:日经技术在线来源:

  人类对金属质感、光泽有着莫名的追捧,多种品牌型号的手机外壳、笔记本、汽车部件、相机外壳等,由于人们的这种追捧被厂家做成类金属样式,但因光泽仍与金属有差距,质感更不同于金属。因此很多工业设计师为了使产品外观及质感效果更好,纷纷把目光投向了镁合金。常用的镁合金防腐技术是将镁合金进行阳极氧化处理,就是在镁合金表面上生成一层像陶瓷般硬的沉积膜的过程。

  因作为压延材料使用的“AZ31”镁合金耐腐蚀性较低,有的产品只好不再将其用作外装材料,而AZ91板材刚好可应用于这些产品。

  使微细晶粒均匀分散

  铝(Al)含量较多的AZ91在镁合金中拥有出色的耐腐蚀性,是最常用的通用镁合金。但是,其使用形态过去基本上只限于铸造材料。住友电工新业务开发本部镁合金开发部长岸本明解释说,原因是“普通AZ91完全不能进行塑性加工”。因其会不均匀地析出较硬的MgAl化合物,加工时易导致材料破碎。因此,无法制造板材、不适合冲压加工是镁合金被人冷却的主要原因之一。

  打破这一障碍的企业是住友电工。岸本明介绍称,该公司开发出了“类似漏模造型(Strip Casting)的自主急速冷凝技术”,成功使金属组织的分布细致而且均匀(图1),由此避免了大尺寸化合物的析出,从而可防止由此引起的材料破碎。

  图1:AZ91的金相

  住友电工的板材组织中没有发现明显的金属间化合物(a)。铸造材料则明显析出了的金属间化合物(黑色部分)。这种金属间化合物比较硬,因此在加工时容易破碎。

  加工性能与AZ31同等

  由板材制造的冲压品不仅适合大量生产,而且具有尺寸精度高、表面缺陷少、强度高等多种优点。比如AZ91冲压品,其拉伸强度最大可达到380MPa,是铸造品的1.5倍,延展率高达10%以上。而且,对冲击的耐受性也很强。在薄板铸造品被砸碎的冲击试验中,相同厚度的冲压品只出现稍微凹陷,并未出现裂纹(图2)。

  图2:冲击试验结果

  从75cm高处令225g的铁球落下。左侧的AZ91板材冲压品只稍微凹陷,并未出现裂纹,而比其厚的触变成型品则被砸破。

  河部指出,AZ91板材的加工性能与AZ31同等,“因其强度高,连铝合金都很难做到的深冲及小R角也能冲压成形”。

  发挥出色的耐腐蚀性用于表面加工

  河部表示,AZ91板材的另一大优点是“装饰性高,可以实现AZ31无法做到的外观设计”。这得益于AZ91板材的出色耐腐蚀性。

  AZ91板材的耐腐蚀性比AZ31板材及AZ91铸造材料都高。这是因为其表面缺陷少,晶体细密且均匀,表面性质十分稳定的结果。从实施的100小时盐水喷雾试验结果来看,AZ31板材及AZ91铸造材料的表面出现了白色锈斑,而AZ91板材却没有明显的腐蚀痕迹(图3)。耐腐蚀性高,可采用的涂料范围就会扩大,从而可以使用多种颜色的涂料,也就是说外观设计性更高。

  图3:盐水喷雾腐蚀试验结果

  AZ31板材与AZ91铸造材料在24小时后有明显腐蚀,而AZ91板材在100小时后也没有明显的腐蚀。

  板材间的接合可以采用普通焊接方式。比如,住友电工设想将其应用于大尺寸产品,试制了手提公文箱等(图4)。将三块板材以摩擦搅拌焊接工艺粘贴起来,冲压加工制成。据称,制造过程中直接沿用了铝合金模具。

  图4:用AZ91板材制造的样品

  左图为笔记本电脑表面机壳示意图。采用冲压技术施以十字加工。右图是以摩擦搅拌焊接(FSW)工艺将三块板材焊接成大尺寸板材,再冲压成形加工成的手提公文箱。这种公文箱已由开发人员日常使用。

  目前,AZ91板材可以供应的板材尺寸为宽350mm×厚2mm。要想按照用户需求用于大型结构材料,还需要解决如何实现大型化的课题。

  AZ91板材剩下的问题就是成本了。因为板材在铸造之后还要经过压延工序加工,所以成本高于铸造品。但是,由于成形后的研磨工时及表面处理工时少于铸造品,且生产效率高,因此估计,最终的板材价格可以控制在与铸造品同等或以下的水平。

相关文章
无相关信息

关于国家科技资源服务平台

国家科技基础条件平台中心是科技部直属事业单位,致力于推动科技资源优化配置,实现开放共享,其主要职责是:承担国家科技基础条件平台建设项目的过程管理和基础性工作;承担国家科技基础条件平台建设发展战略、规范标准、管理方式、运行状况和问题的研究,以及国际合作与宣传、培训等工作;承担科技基础条件门户系统的建设与运行管理工作;参与对在建和已建国家科技基础条件平台项目的考核评估和运行监督工作。

国家科技资源服务平台相关网站


国家材料腐蚀与防护科学数据中心

国家高能物理科学数据中心

国家基因组科学数据中心

国家微生物科学数据中心

国家空间科学数据中心

国家天文科学数据中心

国家对地观测科学数据中心

国家极地科学数据中心

国家青藏高原科学数据中心

国家生态科学数据中心

国家冰川冻土沙漠科学数据中心

国家计量科学数据中心

国家地球系统科学数据中心

国家人口健康科学数据中心

国家基础学科公共科学数据中心

国家农业科学数据中心

国家林业和草原科学数据中心

国家气象科学数据中心

国家地震科学数据中心

国家海洋科学数据中心