近年,镁合金在航空领域更是得到广泛应用。航空材料减重的作用将带来相当可观的经济效益,且性能也能得到改善。民用飞机与汽车减重相同质量,前者的燃油相较于后者将减小一倍,而战斗机节省的燃油量更是民用飞机的十倍,更为重要的是发动机性能的改善将使得飞机的寿命大大延长,所以飞机的许多重要部件都采用镁合金材料制作,甚至战斗机座舱舱架以及操作系统摇臂和支座均采用镁合金材料制造。如今更在镁合金中添加稀土元素,得到的高强度镁合金取代部分中强铝合金,在歼击机上获得应用。
在国防工业中,兵器重量在战技指标上至关重要。减轻兵器重量对提高兵器机动性及战场生存能力意义非同一般[3]。而镁合金作为最轻质的合金,在兵器轻量化发展的道路上扮演着至关重要的角色。欧美国家已经普遍地将镁合金用于便携式的武器支架、通信器材的壳体中,而德国、以色列则主要用于制造枪托。未来的战争更加注重机动性和快速反应,因此轻量化武器是未来发展的方向之一,随着对镁合金的深入研究,镁合金将越来越广泛地用于军事领域。
1。3镁合金熔炼保护技术的研究现状以及存在的问题
1。3。1熔剂保护法
1。3。2无熔剂气体保护法
1。3。3合金元素法
1。4镁合金的变质以及精炼
1。4。1镁合金的变质
在镁合金的铸造生产中,变质细化是一种应用得非常广泛的提高镁合金铸件性能的方法。变质细化在提高镁合金材料强度的同时还能有效提高其塑性,一定程度上大大改善了其力学性能。细晶镁合金的不仅具有良好的力学性能,其塑性加工性能也十分优良。一般在镁合金的熔炼过程中通过变质处理进行晶粒细化的操作,若操作得当,可大大降低铸件在凝固过程中的热裂倾向并改善疏松等缺陷。
变质处理的机理是将高熔点的物质作为形核质点,添加到镁合金液中,从而为熔体形核结晶提供形核的质点,让晶粒更小更细。镁合金经过晶粒细化处理后铸件中的金属间化合物相更细小,分布也变得更均匀,从而提高均匀化处理效率[10-11]。因此,镁合金的变质处理在制备镁合金的过程中尤为重要。
目前,熔炼镁合金时常用的变质剂有含碳变质剂、C2Cl6和高熔点添加剂如Zr、Ti、B、V等[3] 。过热法、氯化铁法、加碳变质法、加Sr, Ca以及加锆变质法为目前镁合金常用的晶粒细化的方法[12]。
1。4。2镁合金的精炼
铸件中存在的如气孔、氧化夹渣以及缩松等缺陷常常是由镁合金在熔炼过程中的环境介质造成的,从而影响合金熔体和铸件的质量。因此,需要对镁合金熔体进行净化处理[13],即对镁合金熔体进行精炼。
在当前的工业生产中,需要非常注意的是应当采取有效的措施在最大程度上降低镁合金熔炼过程以及铸件铸造过程中的夹杂物和气体含量。除了通过减少原料和操作中带入的夹杂物以从源头控制外,还可以通过在熔炼过程中精炼净化以在过程中减少夹杂物。
目前常用的镁合金精炼方法可以分为化学法与物理法。镁合金净化的传统的方法主要是化学法,包括熔剂沉降法、气体浮游法和金属添加剂法[14]。物理方法又可划分为直接法和间接法两种。直接法有泡沫陶瓷过滤法和钢丝网(绒)两种方法;间接法有电磁震荡法、超声凝聚法以及高频电磁过滤法等[14]。
(1)熔剂沉降法 通常,镁合金熔体中的夹杂物密度大于熔体基体的密度,通过静置沉降可以减轻或者消除,但需等待较长时间。由于纯粹的物理法难以实施,因此需要通过精炼剂对熔体精炼来达到净化目的。精炼剂的成分与熔剂保护法中所用覆盖剂的成分大致相同,熔剂与熔液充分接触后可以使熔体中的夹杂物充分润湿,被熔剂包覆,并且和熔剂形成体积更大的颗粒,然后随着熔剂一起下沉,使得夹杂物与熔剂分离。由于此法价格低廉,因此是目前镁合金生产的企业中最常用的方法。但此法对环境污染严重,且对悬浮微细夹杂的去除能力较差[15]。