Saat ini, ringannya produk logam di bidang kedirgantaraan, transportasi mobil dan industri lainnya telah menjadi hotspot penelitian. Magnesium alloy adalah paduan yang terdiri dari magnesium sebagai matriks dan elemen lainnya. Ini adalah yang paling ringan dalam logam praktis dan memiliki cadangan yang kaya. Paduan magnesium memiliki keunggulan besar dalam bobot yang ringan dan telah menarik banyak perhatian. Paduan magnesium memiliki banyak keunggulan, seperti kekuatan spesifik yang tinggi, kemampuan bentuk termal yang baik, kemampuan mesin dan biokompatibilitas yang baik, redaman dan pelindung elektromagnetik yang sangat baik, dan degradasi. Mereka memiliki potensi besar dalam pengurangan berat produk logam, dan juga sangat dihargai dalam biomedis. Masalah utama dalam pengembangan paduan magnesium saat ini: (1) karena struktur heksagonal dekat magnesium yang melekat, kemampuan pembentukan plastik paduan magnesium buruk, dan sulit untuk membentuk bagian yang kompleks; (2) Paduan magnesium memiliki ketahanan korosi yang buruk, yang sangat membatasi penerapannya di berbagai bidang. Cara meningkatkan ketahanan korosi paduan magnesium patut dipelajari lebih lanjut.
1 Klasifikasi paduan magnesium
Saat ini, paduan magnesium terutama mengandung aluminium (AL), seng (Zn), mangan (MN), zirkonium (Zr) dan elemen paduan lainnya, serta elemen logam tanah jarang seperti renium (RE). Berbagai jenis dan isi elemen paduan yang ditambahkan ke paduan magnesium akan berdampak besar pada sifat-sifat paduan magnesium. Umumnya, ketika kandungan zzn tidak melebihi 22%, ketahanan creep dari coran paduan magnesium dapat ditingkatkan; Jumlah elemen MMN yang sesuai dapat meningkatkan ketahanan panas dan ketahanan korosi paduan magnesium, dan menghilangkan elemen berbahaya FFE sampai batas tertentu dalam proses peleburan; Jumlah elemen AAL yang tepat dapat secara efektif meningkatkan sifat pengecoran paduan magnesium; Penambahan logam tanah jarang yang sesuai umumnya dapat meningkatkan fluiditas paduan, mengurangi porositas penyusutan, memperbaiki ukuran butir paduan, dan meningkatkan kekuatan dan plastisitas. Menurut jenis paduan yang ditambahkan, paduan magnesium secara kasar dapat dibagi menjadi seri berikut:
- (1) Seri Mg Al Zn. Rangkaian paduan ini adalah paduan magnesium pertama yang dieksplorasi dan diterapkan oleh orang-orang. Mereka dapat digunakan tidak hanya untuk casting, tetapi juga untuk pemrosesan deformasi. Ketika paduan dilemparkan dan dibentuk, kandungan elemen Al adalah 77% ~ 9%. Ketika digunakan untuk pemrosesan deformasi, kandungan elemen AAL harus dijaga pada 33% ~ 5%.
- (2) Seri Mg Al Mn. Menambahkan sejumlah MMN ke paduan aluminium magnesium tidak akan berdampak besar pada sifat mekanik paduan, tetapi akan sedikit mengurangi plastisitas paduan. Menambahkan 11% - 25% MMN akan sangat meningkatkan ketahanan korosi tegangan paduan, dan secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi dan kinerja pengelasan paduan.
- (3) Seri Mg Al RE. Rangkaian paduan ini memiliki kemampuan proses deformasi yang sangat baik. Kekuatan dan plastisitas paduan as cor dapat sangat ditingkatkan dengan ekstrusi. Penambahan elemen tanah jarang RRE dapat mengurangi ukuran butir, dan sifat mekanik paduan yang komprehensif dapat ditingkatkan secara signifikan dengan meningkatkan kandungan AAL secara tepat.
- (4) Seri Mg Zn Zr. Kandungan elemen zzn dalam rangkaian paduan ini umumnya dikontrol sekitar 66%, yang memainkan peran penguatan larutan paduan dan penguatan perlakuan panas. Zzr dalam paduan dapat secara signifikan memperbaiki butiran paduan dan meningkatkan kekuatan, plastisitas dan ketahanan panas paduan. Kandungan Zr umumnya 00, 5% - 0, 9%. Ini sering digunakan untuk memproduksi komponen struktural dengan tekanan besar pada pesawat terbang dan kendaraan kedirgantaraan.
- (5) Mg Zn RE seri. Menurut kandungan RRE logam tanah jarang yang berbeda, paduan akan berkembang dari penguatan larutan padat ke fase kedua untuk memperkuat matriks. Penambahan atom re akan menyebabkan distorsi kisi, menghambat pergerakan dislokasi dalam struktur atau memperkuat batas butir
Meskipun paduan memiliki banyak keunggulan, seperti kekuatan spesifik tinggi, pemotongan berkecepatan tinggi, biokompatibilitas dan sebagainya, paduan magnesium yang dapat diperoleh saat ini masih memiliki masalah seperti pemotongan pembakaran, oksidasi suhu tinggi dan sebagainya. Cara menyiapkan paduan magnesium berkualitas tinggi yang memenuhi berbagai standar industri masih perlu penelitian mendalam. Kualitas paduan magnesium umumnya tergantung pada jenis, kandungan, dan teknologi pemrosesan elemen. Makalah ini merangkum perkembangan paduan magnesium dari aspek teknologi manufaktur, mekanisme penguatan permukaan dan internal serta teknologi pemotongan.
2 Proses pembentukan
Menurut sifat fisik elemen penyusun magnesium alloy dan bentuk, ukuran dan aplikasi komponen target, 33 proses pembentukan yang berbeda berikut umumnya diadopsi:
- (1) Pengecoran gravitasi: gunakan paduan magnesium cair untuk melemparkan komponen dengan gravitasinya sendiri. Metode operasi meliputi: pengecoran cetakan logam, pengecoran cetakan semi-logam, pengecoran cetakan cangkang, pengecoran cetakan investasi dan pengecoran cetakan pasir. Di antara mereka, biaya pengecoran pasir rendah, tetapi operasinya relatif rumit, yang cocok untuk produksi batch kecil coran besar
- (2) Pengecoran tekanan: gunakan tekanan tertentu untuk membantu lelehan paduan mengisi rongga cetakan dan menyelesaikan proses pengecoran. Menurut tekanan, itu dapat dibagi menjadi casting bertekanan tinggi dan casting tekanan rendah. Pengecoran tekanan tinggi adalah untuk memeras paduan magnesium cair atau semi-padat yang meleleh ke dalam rongga cetakan dengan kecepatan tinggi dan memadatkannya. Ukuran paduan yang diperoleh dengan metode ini lebih akurat dan garis besarnya jelas; Pengecoran tekanan rendah adalah menggunakan tekanan yang lebih rendah untuk menaikkan cairan lelehan paduan dan mengisi cetakan dengan lancar, sehingga dapat memadat dan kerak secara berurutan, kemudian mengkristal di bawah tekanan, dan akhirnya melepaskan tekanan untuk mendapatkan coran. Metode ini juga dapat memperoleh coran paduan berkualitas tinggi. Dalam tautan pemadatan dari proses die casting, jika laju pendinginan ditingkatkan, butiran akan disempurnakan secara signifikan dan kekuatan tarik dan perpanjangan pengecoran akan ditingkatkan [9-11]. Paduan magnesium cocok untuk pengecoran tekanan karena titik lelehnya yang rendah (magnesium murni sekitar 6650 °C), pemadatan cepat, viskositas cairan paduan rendah dan fluiditas yang baik. Saat ini, pengecoran die vakum, die casting semi-padat dan die casting yang diisi oksigen sering digunakan untuk pengecoran tekanan paduan magnesium.
- (3) Pembentukan semi padat: paduan magnesium dipanaskan untuk koeksistensi padat dan cair dengan pemanasan induksi siklik, dan kemudian bahan tersebut terbentuk secara langsung. Dibandingkan dengan pembentukan cairan, ia memiliki keunggulan suhu pembentukan rendah, umur mati yang lama, cacat rendah dan kekompakan yang tinggi. Teknologi ini memiliki keunggulan pengecoran dan pembentukan plastik solid-state. Suhu pembentukan lebih rendah dari keadaan cair, dan ketahanan deformasi lebih rendah dari keadaan padat. Komponen paduan yang dihasilkan memiliki presisi tinggi. Saat ini, telah digunakan dalam beberapa suku cadang otomotif paduan magnesium dan instrumen industri kedirgantaraan.
Untuk memperbaiki ukuran butir dan meningkatkan sifat mekanik yang komprehensif, karena paduan magnesium cor biasanya digulung, diekstrusi, ditempa, dan pemrosesan plastik lainnya. Karena jenis kisi magnesium matriks termasuk dalam struktur heksagonal dekat, dan paduan penyusunnya umumnya merupakan hasil distorsi dari struktur heksagonal dekat, dengan sistem slip yang lebih sedikit dan kemampuan deformasi plastik yang lemah, paduan magnesium sering menggunakan proses penggulungan. Mempertimbangkan kemampuan deformasi dingin yang buruk dari paduan magnesium, penggulungan panas atau penggulungan hangat umumnya digunakan.. Suhu bergulir tergantung pada jenis dan kandungan elemen paduan, yang umumnya sekitar 555 °C di bawah solidus paduan. Suhu dan laju regangan yang tepat dapat memurnikan biji-bijian, mengurangi ketahanan deformasi dan meningkatkan efisiensi pemrosesan.
3 Aplikasi paduan magnesium
(1) Bidang dirgantara
Dengan pesatnya perkembangan industri kedirgantaraan dan pertahanan nasional, permintaan akan bahan struktural ringan berkinerja tinggi di Tiongkok telah meningkat tajam, dan bahan kedirgantaraan yang ringan menjadi semakin penting. Atas dasar memenuhi berbagai pertunjukan, menggunakan paduan magnesium untuk membuat komponen kedirgantaraan tidak hanya menghemat sumber daya, tetapi juga kondusif untuk penggunaan pesawat ruang angkasa selanjutnya dan memperpanjang masa pakainya. Selain itu, juga kondusif untuk memastikan keamanan pesawat ruang angkasa dalam proses pengembalian. Saat ini, China telah menetapkan target ringan yang sesuai di bidang kedirgantaraan.
(2) Lapangan transit kereta api
Bahan ringan sangat penting bagi pengembangan industri transit kereta api. Paduan magnesium tahan api digunakan dalam pengurangan berat kerangka arah transit transit kereta api, tetapi saat ini, penerapan paduan magnesium di bidang ini belum dipromosikan, terutama karena beberapa teknologi utama belum ditembus, dan masih perlu periode waktu untuk berulang kali mengujinya untuk memastikan bahwa itu memenuhi persyaratan semua aspek.
(3) Industri otomotif
Magnesium alloy dapat membuat kendaraan mencapai tujuan ringan dan meningkatkan efek penyerapan goncangan, yang disukai di bidang pengurangan berat kendaraan. Ini dapat digunakan untuk membuat hub roda mobil, kotak gearbox, penutup kepala silinder, roda kemudi dan braket kemudi, dll. untuk mengurangi bobot sendiri, mengurangi konsumsi bahan bakar dan melindungi lingkungan. Namun, paduan magnesium tidak banyak digunakan karena ketahanan korosi yang buruk dan mudah terbakar.
(4) Bidang medis
Paduan magnesium memiliki biokompatibilitas yang baik, degradasi dan dekat dengan kepadatan tulang manusia, dan dapat digunakan dalam perawatan medis. Namun, hanya beberapa paduan magnesium yang cocok untuk bidang medis, dan sifat-sifatnya akan berubah setelah paduan terbentuk. Magnesium dapat meningkatkan penyerapan ion kalsium oleh tubuh manusia, sehingga dapat mempercepat pertumbuhan jaringan tulang dan penyembuhan luka, dan mempersingkat siklus perawatan pasien.
(5) Bidang militer
Penerapan paduan magnesium dalam peralatan militer dapat mengurangi kualitas peralatan militer dan meningkatkan mobilitas dan efektivitas tempur pasukan. Ini dapat digunakan di gearbox, bodi pantat, perangkat bidik dan bagian lain dari senjata api militer. Ini juga dapat digunakan di hub, rangka kursi, kotak gearbox dan bagian lain dari kendaraan lapis baja, serta perangkat traksi, kotak pasokan amunisi dan cermin artileri dan amunisi penembak.
(6) Produk elektronik
Magnesium alloy memiliki keunggulan ringan, non-magnetik, penyerapan goncangan yang baik dan sebagainya. Ini memiliki masa depan yang cerah di bidang produk elektronik. Karena 33c (komputer), diwakili oleh komputer notebook, ponsel dan kamera digital,
Komunikasi, konsumsi) produk telah berkembang ke arah cahaya, tipis dan kecil, dan paduan magnesium semakin luar biasa. Produk elektronik paduan magnesium tidak hanya memiliki penampilan dan sentuhan yang sangat baik, tetapi juga memiliki konduktivitas termal dan kekakuan yang baik. Ketebalan cangkang produk 33c tertipis hanya 0, 4 mm.
(7) Daerah lain
Paduan magnesium relatif stabil dalam bensin dan minyak pelumas, dan dapat digunakan untuk membuat pipa minyak, kotak roda gigi dan bagian lainnya.
Magnesium alloy memiliki banyak keunggulan, seperti kepadatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, biokompatibilitas yang baik dan sebagainya. Ini dapat mencapai hasil yang lebih baik daripada bahan logam atau plastik lainnya, dan memiliki prospek aplikasi yang luas. Pada saat yang sama, kita juga harus memperhatikan masalah yang ada dalam pembuatan dan penggunaan paduan magnesium. Misalnya, beberapa logam tanah jarang yang membentuk paduan dengan magnesium mahal dan sulit untuk dikomersialkan; Paduan magnesium mudah terkorosi selama penggunaan; Sangat mudah untuk membakar saat memotong. Masalah-masalah di atas membatasi pengembangan paduan magnesium dan membutuhkan eksplorasi dan solusi lebih lanjut oleh para peneliti ilmiah yang relevan.
