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AlMg5Si2Mn(Magsimal-59)壓鑄鋁合金（化學成分）的開發應用
1.高延性壓鑄合金的化學成份
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?Si |
Fe |
Cu? |
?Mn |
?Mg |
?Zn |
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其他? |
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2.0? |
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0.5? |
?5.0 |
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?2.5 |
?0.15 |
0.05? |
?0.8 |
?6.0 |
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0.20? |
?0.06 |
新開發的合金牌號：AlMg5Si2Mn，商業名稱Magsimal-59，具體的化學成份如表1所示。
表1合金AIM95Si2Mn的化學成份(質量分數％)
材料有較細的共晶組織,并且由兩相α-β固溶體及Mg2Si組成，如圖2所示。 共晶愈細，鑄件的斷口組織愈為光亮，更細的組織結構呈白色。隨著細化組織的增加也提高了延伸性能。共晶體性能。共晶體愈粗，鑄態組織呈蘭色，強度增加而延伸性能下降。AlMg5Si2Mn合金還具有耐熱性，能承受溫度的突變。
3.抗腐蝕性能
對于含Mg量超過3%的Al-Mg二元合金而言，不會出現晶間腐性，但是卻會出現應力裂縫腐蝕，其原因乃是在60～150℃溫度范圍內，受到較長時間的熱應力，其結果是β相Mg2Al3在晶界上析出所造成。但是對于AlMg5Si2Mn合金卻并無β相Mg2Al3存在因此既不會出現晶間腐蝕，也無應力裂縫腐蝕存在的可能。此外，這種合金Cu量低，通過這種低的含Cu量再加上適當的Si/Mg比，在鑄造組結中存在自由狀態的Si，也可能達到良好的抗腐蝕性能。
4力學性能
壓鑄件與砂型鑄造或金屬鑄造件一樣，都存在著對壁厚的敏感性，也會使力學性能有所高低的區別。圖3表明在壁厚為：4～24mm范圍內，壁厚的大小對于鑄造組織的影響，當樹枝狀晶明顯粗大時，也存在著細密的共晶組織，但是對于力學性能仍會產生不利的影響，這種影響程度皆綜合地繪制在圖4中。該圖系將鑄態力學性能、枝狀晶叉間距、壁厚及局部凝固時間組合在一起所得到的數據曲線。
圖3 鑄件壁厚與鑄態組織的關系
時效時間min(380℃)
圖5 Magsimal-59的力學生能在380℃時為時效時間的函數
5 疲勞強度
作為安全程度要求較高的構件，在振動載荷條件下使用必須具有良好的疲勞強度。這里所取的試樣為4mm厚度的壓鑄平板作疲勞強度試驗，得出如圖6所示的維勒疲勞強度曲線(WOler曲線)
圖6 AIM95Si2Mn(MagsimaI一59)合金在鑄態時的疲勞曲線(wOhIer曲線)
6 焊接及沖壓鉚接-性能
A1Mg5Si2Mn的可焊性良好，此乃因為有共晶成份及高的含Mn量之故。以Mn合金作焊接時的添加成份有減少熱裂的傾向。焊接試驗也是采用4mm壓鑄平板試樣，開始先分成兩半，用W極Ar弧焊焊接一起，焊縫不經過加工，焊條采用A1M94．5Mn合金。從圖7中可以觀察出焊縫區的組織，在焊料與鑄造組織的過渡區十分勻稱，在熱影響區的邊緣略有存在著粗大的Mg2Si相析出物，明顯地進一墾到強化作用。
圖7 在4mm壓鑄平板上，w極Ar弧焊趵顯微結構
表3未經焊接及接過試樣的力學性能
本材料在薄壁條件下具有較高的延性，可以采用沖、鉚技術將鑄件與其他材料配伍連接或輥壓成型。
7 注意事項及應用實例
AIMg5Si2Mn與所有的AIMg合金一樣，具有較高的凝固收縮率，壓鑄時要放出0．6％～1．0％的收縮率。正因為如此，鑄件的出模斜度至少要取1．5°。鑄件存在著內應力，影響到力學性能指標。對于汽車零件而言，如對鑄件有高的伸長率的要求時，可以采用消除應力的回火處理。熱處理的溫度取350～400℃，延時10～30分鐘，此時的屈服強度約下降40％，而伸長率卻提高50％。
熔化時要采用凈潔的坩堝，工具也要處理，凡含于合金中的雜質，存在于細化劑或變質劑中的雜質，皆會導致鑄件伸長率的下降。
A1Mg合會與其他合金一樣，有較為強烈的氧化傾向，經過快速熔化后，對A1M95S i 2Mn也要施行凈化與除氣。轉包、澆入壓室以及壓射過程中要求避免出現紊流。在澆入到相對溫度較低的模具中時，由于凝固時問短，需要高的充型速度，以獲得高的強度及伸長率值。經驗指出：在內澆口處的充型速度應處于30～50m／S，但是模溫不宜超過160℃。
成功的實物壓鑄件的例證：
(1)方向盤(重量：0．8kg，尺寸：370×130mm)
(2)后橫梁(重量：3．1kg，尺寸：940×220×150mm)
(3)車身空問構架接頭(重量：0．9kg，尺寸：41 0×220×260mm)
(4)輻條輪(帶有鋼質制動環)(重量：0．22kg，尺寸：100×80mm)
8 結語
新品種高性能壓鑄合金的開發和創新，乃是當前國際社會中為了適應產品高標準要求所掀起的一股熱潮，普遍受到有關部門的重視，成果也不斷涌現。預計不久的將來一定會有更多、更好的材料投入到市場中去。我們也應陔跟上時代的需求，積圾地研制出屬于自主知識產權的新材料，去填補其中的空白，為壓鑄產品的升級換代，進一步提高作出應有的貢獻!
以上資料由上海艾荔艾金屬材料有限公司提供，歡迎新老客戶來電洽購。
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