I. گریدهای آلیاژ منیزیم رایج برای فرآوری تغییر شکل پلاستیکی

بر اساس عناصر آلیاژی اصلی، آلیاژهای منیزیم را می‌توان به سیستم‌های زیر طبقه‌بندی کرد:

• سری Mg–Al (Mg–Al–Zn)

• سری Mg–Zn

• سری Mg–Mn

• سری Mg–Rare Earth (Mg–RE)

• سری Mg–Li

  گریدهای آلیاژ منیزیم رایج مورد استفاده برای تغییر شکل پلاستیکی عبارتند از:

  AZ31B, AZ40, AZ61, AZ63B, AZ80, M1C, ME20M, ZK60, ZK61, WE43, WE54, VW84M و LA103.
  نقش عناصر آلیاژی اصلی
  آلومینیوم (Al)

  آلومینیوم یکی از پرکاربردترین عناصر آلیاژی در آلیاژهای منیزیم است. حداکثر حلالیت جامد آن در منیزیم تقریباً 12.7٪ است و فاز بین فلزی Mg17Al12 را تشکیل می‌دهد. آلومینیوم به طور قابل توجهی استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت ریخته‌گری، سیالیت، شکل‌پذیری و چقرمگی را بهبود می‌بخشد. با این حال، محتوای بیش از حد آلومینیوم، حساسیت به خوردگی تنشی و شکنندگی را افزایش می‌دهد.
   

  روی (Zn)
   

  روی دارای حداکثر حلالیت جامد 6.2٪ در منیزیم است. این ماده استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و سیالیت را افزایش می‌دهد و اثرات تقویت محلول جامد و سخت شدن رسوبی را فراهم می‌کند. با این حال، محتوای Zn بالای 1٪ ممکن است منجر به شکنندگی داغ در دماهای بالا شود. روی همچنین معمولاً با زیرکونیوم یا عناصر خاکی کمیاب ترکیب می‌شود تا آلیاژهای منیزیم سخت شده با رسوب با استحکام بالا را تشکیل دهد.

  منگنز (Mn)
  منگنز در درجه اول مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای منیزیم را بهبود می‌بخشد. آلیاژهای Mg–Mn عملکرد خوردگی عالی را نشان می‌دهند. Mn همچنین آهن و سایر ناخالصی‌های فلزات سنگین را حذف می‌کند و از تشکیل ترکیبات بین فلزی مضر جلوگیری می‌کند و به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خوردگی آب دریا را در آلیاژهای Mg–Al و Mg–Al–Zn بهبود می‌بخشد.
  قلع (Sn) و نقره (Ag)
  افزودن قلع شکل‌پذیری را بهبود می‌بخشد و تمایل به ترک خوردگی داغ در طول فرآوری حرارتی را کاهش می‌دهد. نقره دارای حداکثر حلالیت 15.5٪ در منیزیم است و تقویت محلول جامد را فراهم می‌کند و در عین حال پاسخ پیری را افزایش می‌دهد و در نتیجه استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر خزش را بهبود می‌بخشد.
  زیرکونیوم (Zr)
  زیرکونیوم یک پالایش‌کننده دانه قوی در آلیاژهای منیزیم است که کیفیت ریخته‌گری را بهبود می‌بخشد و شکل‌پذیری را در طول تغییر شکل پلاستیکی افزایش می‌دهد.
  آهن (Fe)، مس (Cu) و نیکل (Ni)
  آهن یک عنصر ناخالصی حیاتی است که مقاومت در برابر خوردگی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد، حتی در سطوح ردیابی. محتوای مس بالای 0.05٪ و مقادیر کمی نیکل نیز مقاومت در برابر خوردگی را به شدت کاهش می‌دهد، اگرچه ممکن است استحکام در دمای بالا را بهبود بخشد. برای کاربردهای حساس به خوردگی

  ، محتوای نیکل باید زیر 0.005٪ کنترل شود. 3/9

  لیتیوم (Li)

  لیتیوم حلالیت بالایی در منیزیم دارد و تقویت محلول جامد را فراهم می‌کند و در عین حال چگالی آلیاژ را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. شکل‌پذیری را بهبود می‌بخشد اما استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می‌دهد.
  کلسیم (Ca)

  کلسیم حلالیت محدودی در منیزیم دارد و فاز Mg2Ca را تشکیل می‌دهد. افزودن مقادیر کم، اکسیداسیون را در طول ذوب و عملیات حرارتی کاهش می‌دهد، ساختار دانه را اصلاح می‌کند، مقاومت در برابر خزش را بهبود می‌بخشد و دمای اشتعال را افزایش می‌دهد.
  عناصر خاکی کمیاب (RE)

  عناصر خاکی کمیاب به آرامی در منیزیم منتشر می‌شوند و فازهای پراکنده ریز و پایدار را تشکیل می‌دهند. آلیاژهای Mg–RE اثرات تقویت‌کننده محلول جامد و رسوبی قوی را نشان می‌دهند که منجر به بهبود استحکام در دمای اتاق، استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر خزش می‌شود.
  
   

  I. فرآیند اکستروژن آلیاژهای منیزیم

  اکستروژن یک فرآیند شکل‌دهی فشاری است که در آن یک شمش گرم شده از طریق یک قالب رانده می‌شود تا شکل مقطع مورد نظر به دست آید. بر اساس پیکربندی دستگاه، پرس‌های اکستروژن را می‌توان به صورت افقی یا عمودی طبقه‌بندی کرد.
  
  

   

  پرس‌های اکستروژن افقی

  در پرس‌های اکستروژن افقی، جهت حرکت اصلی موازی با زمین است. اجزای اصلی شامل محفظه، قالب و قوچ است. پس از بارگیری شمش، فشار از طریق قوچ اعمال می‌شود و آلیاژ منیزیم را از طریق قالب مجبور می‌کند تا پروفیل مورد نیاز را تشکیل دهد.

  پرس‌های اکستروژن عمودی
  
  

   

  5/9

  پرس‌های اکستروژن عمودی دارای جهت حرکت و اکستروژن عمود بر زمین هستند. آنها فضای کمتری را اشغال می‌کنند اما به فونداسیون‌های عمیق‌تری نیاز دارند. پرس‌های عمودی مزایایی مانند سایش کم، تغییر شکل حرارتی یکنواخت، پایداری ابعادی عالی و حداقل خروج از مرکز لوله را ارائه می‌دهند که آنها را به ویژه برای تولید لوله‌ها و پروفیل‌های توخالی مناسب می‌کند.

  روش‌های اکستروژن

  بر اساس جهت جریان مواد، فرآیندهای اکستروژن عبارتند از:

  • اکستروژن مستقیم (رو به جلو)

  • اکستروژن غیرمستقیم (عقب)

  • اکستروژن ترکیبی

    در اکستروژن مستقیم، فلز در همان جهت فشار اعمال شده جریان می‌یابد که منجر به اصطکاک قابل توجهی بین شمش و محفظه می‌شود. این فرآیند به دلیل سازگاری قوی تجهیزات و کیفیت سطح پایدار به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. دمای اکستروژن آلیاژ منیزیم معمولاً بین 300 درجه سانتی‌گراد تا 450 درجه سانتی‌گراد است.

    در اکستروژن غیرمستقیم، شمش نسبت به محفظه ثابت می‌ماند و اصطکاک را از بین می‌برد و نیروی اکستروژن را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. این روش نسبت‌های اکستروژن بالاتر را در دماهای پایین‌تر امکان‌پذیر می‌کند و ریزساختار و خواص مکانیکی یکنواخت، بازده مواد بالاتر و ضایعات کمتری را فراهم می‌کند.

    III. پروفیل‌های آلیاژ منیزیم اکسترود شده و کاربردها
    محصولات آلیاژ منیزیم اکسترود شده شامل پروفیل‌های جامد و پروفیل‌های توخالی است. پروفیل‌های توخالی به طراحی‌های قالب پیچیده با کانال‌های جریان و محفظه‌های جوشکاری نیاز دارند تا جریان‌های فلزی را تحت دمای بالا و فشار دوباره به هم متصل کنند.

   

  6/9

  علاوه بر روش‌های اکستروژن معمولی، تحقیقاتی در مورد تکنیک‌های پیشرفته مانند اکستروژن نامتقارن، اکستروژن عقب‌گرد چرخشی، اکستروژن چرخه‌ای، اکستروژن ثانویه و اکستروژن شمش کامپوزیت گزارش شده است. اکستروژن همچنین می‌تواند با فرآیندهای دیگر ترکیب شود، از جمله اکستروژن + آهنگری، اکستروژن + کشش و اکستروژن + نورد. کاربردهای معمول

  آندهای فداشونده

  آندهای فداشونده منیزیم اکسترود شده در حال حاضر یکی از پرکاربردترین محصولات اکستروژن منیزیم هستند. گریدهای آلیاژی رایج شامل AZ31B، M1C و AZ63B است که به صورت میله‌های گرد و مستطیلی عرضه می‌شوند.
  حمل و نقل ریلی

  اکستروژن‌های آلیاژ منیزیم نقش کلیدی در سبک‌سازی وسایل نقلیه ریلی دارند و لرزش، صدا و مصرف انرژی را کاهش می‌دهند و در عین حال ظرفیت بار را افزایش می‌دهند. پروفیل‌های آلیاژ منیزیم با مقطع بزرگ، فوق‌العاده بلند و با دقت بالا با موفقیت در قطارهای پرسرعت، از جمله پانل‌های دیواره جانبی، قفسه‌های چمدان، ریل‌های راهنمای کف، تیرها و اعضای طولی استفاده شده‌اند.

  ماشین‌آلات نساجی

  
  
   

  7/9

  پروفیل‌های آلیاژ منیزیم توخالی بزرگ در ماشین‌های بافندگی تار و تخت سوزنی استفاده می‌شوند و اینرسی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند و پایداری عملیاتی را در طول عملیات با سرعت بالا بهبود می‌بخشند.

  هوافضا و دفاع
  در کاربردهای هوافضا و نظامی، اکستروژن‌های آلیاژ منیزیم از مزایای سبک وزن و عملکرد محافظ الکترومغناطیسی خود استفاده می‌کنند.

  IV. چالش‌های فعلی در اکستروژن آلیاژ منیزیم 1. کاهش هزینه

  اگرچه هزینه‌های شمش می‌تواند در مقیاس به هزینه‌های آلومینیوم نزدیک شود، اما آلیاژهای منیزیم معمولاً برای جلوگیری از ترک خوردن به سرعت‌های اکستروژن کمتری نیاز دارند که منجر به تولید بالاتر می‌شود
  
  

   

  8/9

  هزینه‌ها. توسعه آلیاژهای منیزیم قابل اکستروژن با سرعت بالا برای کاهش هزینه ضروری است.

  2. استحکام بالا با بهره‌وری بالا
  بسیاری از پروفیل‌های آلیاژ منیزیم در حال حاضر با سطوح استحکام آلیاژهای آلومینیوم 6061 و 6063 مطابقت دارند و برخی از آنها به استحکام کششی نزدیک به 500 مگاپاسکال می‌رسند. با این حال، بهره‌وری و شکل‌پذیری هنوز از آلیاژهای آلومینیوم عقب‌تر است. تحقیقات در حال انجام با هدف توسعه آلیاژهای منیزیم با استحکام بالا مناسب برای اکستروژن با سرعت بالا است که امکان پذیرش صنعتی گسترده‌تر را فراهم می‌کند.

  درباره پشتیبانی فنی

  این مقاله توسط Hilbo Magnesium alloy Material co.,Ltd، تولید کننده و تامین کننده جهانی مواد آلیاژ منیزیم، از جمله ورق‌های آلیاژ منیزیم، صفحات، لوله‌ها، میله‌ها و پروفیل‌های اکسترود شده و غیره ارائه شده است.
  اگر سؤالات فنی در مورد اکستروژن آلیاژ منیزیم، انتخاب مواد یا طراحی کاربرد دارید، لطفاً با تیم فنی ما تماس بگیرید:
  ایمیل: scm@hilbo-mg.com