镁合金成形技术研究进展
熊守美1 , 苏仕方2
(11 清华 - 东洋镁铝合金成形技术研究开发中心 , 清华大学机械工程系 100084 ; 21 中国机械工程学会铸造分会 ,
辽宁沈阳 110022)
摘要: 镁合金材料及其成形技术的研究和开发对于扩大镁合金在我国的应用具有十分重要的意义。根据第四届中国
国际压铸会议论文资料, 综述了国内外镁合金材料及其成形技术的的国内外发展趋势, 包括材料、成形技术及数值模
拟等, 展望了镁合金的开发与应用前景。
关键词: 镁合金; 材料; 成形技术; 数值模拟
中图分类号: TG24912 ; TG14612 2 文献标识码: A 文章编号: 100124977 (2005) 0120020204
+
Research Progress on Processing Technology
of Magnesium Alloys
XIONG Shou2Mei1 , SU Shi2Fang2
(11Tsinghua2TOYO R &D Center of Magnesium and Aluminum Alloys Processing Technology , Department
of Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084 , China ; 21Foundry Institution of Chinese
Mechanical Engineering Society , Shenyang 110022 , Liaoning , China)
Abstract : Research and development of magnesium alloys and their processing technology are of great
importance in promoting domestic applications of magnesium alloys in China. Based on the conference
papers of the 4th China International Die casting Congress & Exhibition , this paper reviewed the trend of
research and development of magnesium alloys and their processing technology at home and abroad , in2
cluding materials development , processing technology , and numerical simulation technology , etc. At the
same time , the prospect for magnesium applications was also discussed.
Keywords : magnesium alloy ; materials ; processing technology ; numerical simulation
镁合金正被广泛用于汽车、航空、电子以及消费
原因 , 使它难以作为关键零部件 (如发动机零件) 材
品工业中的各种结构件。尽管这些应用的增长主要受
料在汽车等工业中得到更广泛的应用。同时镁合金密
重量减轻的驱动 , 但是 , 镁合金的其它优点也起着重
排六方的晶体结构决定了其塑性变形能力较差 , 如何
要的作用。其一 , 是它们对压铸工艺的独特适应性 ,
解决这一问题是镁合金应用的关键之一。针对上述问
可以高速生产近终形零件; 其二 , 优良的模具寿命所
题 , 研究人员取得了以下进展。
节约的生产成本 , 可以弥补其原材料价格比铝合金稍
111 压铸镁合金材料开发
贵的不足 , 增强与压铸铝合金的竞争力; 此外 , 极好
针对商用压铸镁合金抗高温蠕变性能较差的现状 , 以
的可加工性能和减振性能也是镁合金具有的重要性
AZ 91 合金为基准合金 , 一汽铸造研究所的研究人
能。中国现在是世界上最大的镁生产及出口国 , 但镁
员〔1〕进行了抗高温蠕变压铸镁合金的开发。论文讨
合金在中国工业 , 尤其是汽车工业中的应用仍很有
论了稀土元素 Ce , Y, Nd 以及 Ca 和 Si 的添加对压
限。因此 , 深入开展镁合金及其成形技术的研究开
铸镁合金在常温拉伸性能以及 150 ℃条件下的蠕变行
发 , 对于扩大镁合金在中国工业中的应用具有十分重
为 , 显微组织的影响 , 以及对表面处理和腐蚀试验的
要的意义。
影响 , 并进行了实际产品的生产。
在第四届中国国际压铸会议的 50 余篇学术论文
该文综合考虑合金的化学成分、合金元素的固溶
中 , 涉及镁合金及其成形技术的相关论文、学术报告
度、各种金属间化合物 , 在保持 AZ 91 合金基本成分
有 10 余篇 , 本文将从镁合金材料、成形工艺 , 镁合
不变的条件下 , 设计了四组试验合金进行考查。采用
金熔体保护及镁合金成形过程数值模拟等方面总结会
挤压的方法试制了 30 种成分合金试棒 , 对试棒的常
议论文所涉及的相关领域的研究进展。
温力学性能和腐蚀行为进行了测试 , 并初步考查了铸
造性能和蠕变抗力。通过试验 , 开发的新合金性能接
1 镁合金材料研究
近德国大众公司开发的 MRI2153 合金 , 合金工艺性能
耐热性及疲劳性能是阻碍镁合金广泛应用的主要
与 AZ 91 合金相当 , 可以采用与 AZ 91 合金相同的生
收稿日期: 2004211220 收到初稿 , 2004211229 收到修订稿。
作者简介: 熊守美 (1966 - ) , 男 , 湖北麻城人 , 博士 , 博士生导师 , 主要从事压铸工艺和技术方面的研究。E2mail: smxiong @tsinghua1edu1cn
铸造
熊守美等: 镁合金成形技术研究进展
·21 ·
产工艺。在采用沈阳应用化学研究所低成本的电解镁
造四大方面为主。其中压铸仍为最主要的成型工艺 ,
- 稀土中间合金情况下 , 有效地控制了成本。在蠕变
我国镁合金压铸件产量由 1995 年的 1 562 t 提高到
试验中发现 , Mg2Al2Re2Zn 体系中的强化相 Al11Ce3 在
2002 年的 4 950 t , 7 年里产量增长了 2 倍多 , 平均
少量 Ca 存在下稳定性可以进一步提高。Nd 和 Y的添
年增长率达 18 %。利用镁合金压铸件代替传统铸铁、
加不会使 AZ 91 合金的晶粒度改变 , 但可以产生固溶
铸钢件 , 甚至代替铝压铸件 , 正成为制造业特别是汽
强化 , 具有极佳的蠕变性能。
车制造业的发展趋势〔4〕。
112 压铸镁合金的低周疲劳行为研究
211 镁合金压铸
沈阳工业大学的研究人员〔2〕通过试验发现: 压
目前 , 镁合金压铸工艺的研究热点主要集中在两
铸态 AZ 91 疲劳寿命最低; 在高应变幅条件下 , 压铸
大方面: 镁合金压铸零件的开发设计和镁合金压铸工
态 AM50 + Nd 疲劳寿命高于镁合金 AZ 91 , 在较低
艺的完善创新。随着模具设计水平和压铸零件性能的
应变幅条件下 , 压铸态 AM50 + Nd 的寿命要低于经
提高 , 镁合金压铸件的应用领域已经从传统的笔记本
过固溶处理的 AZ 91 的疲劳寿命; 经过固溶处理的
电脑外壳、手机外壳等表面覆盖件发展到了发动机支
AZ 91 镁合金的过渡疲劳寿命明显高于压铸态 , 压铸
架、轮毂、框架件等受力部件以及安全部件。
态 AM50 + Nd 镁合金的过渡寿命要高于压铸态 AZ
相应地 , 为了满足不断提升的零件性能要求 , 随
91。经过固溶处理以后 AZ 91 中的β相消失 , 使材料
着材料科学和其他科学技术的进步 , 在传统压铸工艺
的延展性增加 , 循环硬化程度有所降低。
的基础上衍生出了真空压铸、充氧压铸、超低速压铸
113 镁合金的铸态组织研究
等诸多分支技术。其中真空压铸以其极低的铸件含气
镁铝合金在未经变质处理时 , 铸态下晶粒尺寸可
量、较好的设备兼容性和优异的铸件性能等优点得到
达 3 ×10 ～5 ×10 m , 组织很粗大。合金的组织决
24
24
了高度重视和大力发展。众所周知 , 压铸件的气孔问
定性能 , 性能决定合金的应用 , 以往镁合金的组织控
题是限制其性能提高的主要瓶颈。真空压铸在传统压
制主要是为了提高其塑性变形能力。因为镁合金为密
铸工艺周期上耦合真空系统抽除型腔气体 , 是一种减
排六方 , 这就决定了其塑性变形能力较差。而实践证
少压铸件气孔 , 去除铸模内气体和润滑剂蒸汽的有效
明 , 细小等轴晶可以改善镁合金的塑性变形能力。而
方法。目前研究的热点是如何在型腔内得到更高的真
半固态触变成形也要求初始的铸态组织应为细小的等
空度 , 及相应的模具密封工艺。高真空压力铸造得到
轴晶组织 , 因此如何控制镁合金的组织是镁合金半固
的零件不仅可以大大降低微孔和气孔等铸造缺陷 , 还
态成形的关键之一。
可以进行热处理和压铸焊接〔5〕。
常用的镁合金组织控制工艺主要有液态处理法和
沈阳工业大学的研究人员〔6〕研究了压铸镁合金
固态处理法两大类。液态处理法由于简单、易于实
轮毂缺陷的产生原因 , 通过对浇注系统和零件结构的
现 , 不外加额外设备等 , 在工业应用中具有广阔的空
改进及压铸工艺参数的调整 , 有效地仿真了缺陷的产
间。液态处理法包括添加晶粒细化剂法、过热处理
生 , 明显改善了压铸镁合金轮毂件的质量。
法、熔体搅拌法两大类。固态处理法包括等静角压
清华大学的研究人员〔7〕与一汽合作 , 系统地研
(ECEA) 法、大比率挤压法和铸造粉末法。但对以
究了各种压铸工艺参数对镁合金压铸件质量的影响规
上这些方法的机理还不是很清楚或是方法正处于试验
律 , 成功开发了一汽集团首件镁合金压铸件并投入实
阶段。对镁合金的组织控制机理缺乏了解 , 产生了一
际生产。目前 , 正进行镁合金真空压铸及超低速压铸
些混淆 , 导致工业中对镁合金的组织控制主要依靠经
的实验研究。
验的方法〔3〕。到目前为止 , 对镁合金组织控制的研
212 低压铸造
究 , 主要集中于外来质点对形核的促进作用、抑制晶
低压铸造由于其充型过程的平稳性和良好的排气
粒生长的作用和溶质对形核率的影响。在镁合金熔体
性能 , 被广泛应用于轮毂等对铸件缺陷较为敏感的零
中加入少量的孕育剂 (MgCO3、C2Cl6、FeCl3 等) 或
件制造。而传统低压铸造工艺所采用的压缩空气 , 由
溶质原子 (Zr、Ca、Sr、RE 等) , 能细化镁合金的铸
于气体纯度不够及氧的分压过高所造成的氧化和吸气
造组织并改变沉淀物的形貌 , 提高镁合金的力学性
等问题会造成铸件的氧化夹杂、微裂纹、缩孔和缩松
能 , 改善压力加工性能。但是 , 镁合金组织细化的研
等铸造缺陷 , 限制了低压铸造的推广。采用电磁泵充
究和应用远不如铝合金的深入 , 值得进一步研究。
型的低压铸造新工艺技术 , 以电磁泵充型技术为核
心 , 在加压充型和保压时 , 采用非接触式的电磁力直
2 镁合金成形技术研究开发
接作用于液态金属 , 实现了铝液的平稳输送和充型 ,
当前 , 镁合金的成型工艺仍然以 压 力 铸 造
并防止由于紊流所造成的二次污染 , 得到了较高的铸
(HPDC) 、低压铸造 (L PDC) 、挤压铸造和半固态铸
件质量。同时引入计算机控制系统 , 提高了工艺执行
Jan. 2005
·22 ·
FOUNDRY
Vol154 No11
的准确度 , 也使生产效率得到了提升〔8〕。此外 , 由
体保护原理的基础上 , 讨论了各种混合气体保护的缺
于电磁泵低压铸造工艺所采用的开环控制方式对控制
点 , 研究了不同配比、不同的温度和操作条件下
精度具有较高的要求 , 针对工艺参数的测定和电磁设
HFC2134a 气体对液态镁合金的保护效果 , 并且研究
备的开发也展开了一系列研究工作〔9
- 10〕
。
了相关工艺参数和防护工艺。研究结果认为 HFC2
213 半固态铸造
134a 气体相对于 SO2 和 SF6 具有更优良的保护特性 ,
半固态铸造工艺自诞生以来一直受到了广泛的关
可作为镁合金熔体气体保护的一种优先选择。
注 , 处于研究的前沿。由于该项技术对设备依赖性较
4 镁合金压铸过程数值模拟
大 , 目前研究重点主要集中在设备性能的提升和完善
上。新开发的第二代触变成形机 , 最高射出速度达到
在镁合金压铸生产过程中 , 液态或半固态的金属
5 m/ s , 其螺杆、套筒等关键部件采用新型合金 , 耐
在高速、高压下充型 , 并在高压下迅速凝固 , 容易产
高温及热传导性能有所提升 , 锁模机构的刚性和速度
生气孔等铸造缺陷。由于镁合金压铸充型速度比铝合
得到加强 , 降低了能耗 , 得到了更高的铸件质量和生
金更高 , 凝固速度更快 , 因此 , 镁合金压铸对模具的
产效率〔11〕。与此同时 , 针对触变成形法的研究也促
流道系统及热平衡设计提出了更高的要求。充分了解
使了一批新技术的投入使用 , 如热流道系统、长喷嘴
充填过程的流动和换热规律 , 设计合理的铸件、铸型
技术、触变成形锻压工艺等。
结构及浇注系统 , 选择恰当的压铸工艺参数 , 不仅可
214 挤压铸造
以降低铸件废品率 , 提高铸件质量和生产效率 , 而且
挤压铸造在镁铝合金材料领域 , 以其高铸件质
可以延长模具的使用寿命。数值模拟方法为解决上述
量、高力学性能和高致密度得到了密切的关注。挤压
问题提供了有效的手段。通过压铸充型过程流场、温
铸造可以使任何壁厚的零件进行固溶热处理 , 从而得
度场的数值模拟 , 能够较准确地表达压铸充型过程的
到高于常规压铸的力学性能。另一方面 , 挤压铸造可
流动和传热规律 , 实现理想的型腔充填状态及模具热
以利用在凝固过程中加压的方法 , 得到优于低压铸造
平衡状态 , 预测可能产生的卷气、冷隔等缺陷 , 进而
的铸件致密结构。同时 , 挤压铸造和半固态铸造的密
优化压铸工艺 , 对实际压铸生产具有重要的指导意
切联系也使这项技术处于研究的热点。目前挤压铸造
义。因而 , 计算机模拟仿真技术被广泛用于镁合金压
面临的主要问题是对技术和过程控制要求过高 , 要求
铸件的模具设计及工艺分析。
的投资比较高。目前的研究重点主要集中在挤压顶
清华大学的研究人员〔4〕长期从事压铸过程模拟
针、吸热棒的运用 , 挤压位置的选择 , 工艺参数的控
仿真技术的研究工作 , 并成功将模拟仿真技术用于镁
制等方面〔12〕。
合金压铸件的模具设计优化、热平衡分析及模具热应
挤压铸造既可以采用专用设备进行生产 , 也可以
力和变形的分析。同时 , 特别对压室中的液态金属流
在常规压铸机上进行。他解决了传统压铸机不能生产
动进行了模拟 , 系统地研究了低速压射速度及压室充
厚大件 , 压铸件普遍存在的缩孔缩松问题 , 可生产各
满度等参数对压室中的气体卷入 , 并在此基础上提出
种不同强度和流动性的合金 , 简化了压铸模具设计的
了低速压射的优化工艺。
思路 , 降低了简单零件的压铸模具成本 , 使得中小批
沈阳工业大学的研究人员〔15
- 16〕
采用 FLOW3D
量零件使用压铸工艺生产变成可能。以挤压铸造技术
对不同镁合金铸件的充型过程及凝固过程进行了模拟
为基础 , 对常规铸造、低压铸造和传统挤压铸造机进
分析 , 为镁合金压铸件模具设计及预测缺陷位置提供
行的改造为挤压铸造技术的推广做出了贡献〔13〕。
了理论指导 , 有效地提高了镁合金压铸件质量及降低
模具设计成本。
3 镁合金熔体保护
5 结束语
镁及镁合金的气体保护熔炼技术是目前生产高纯
度、高品质镁合金的技术关键。20 多年前 , 在熔炼
随着镁合金压铸件的广泛应用 , 提高其压铸性能
镁和镁合金时采用 SF6 做保护气体 , 是当时镁工业界
和抗高温蠕变性能已成为当前重要的研究课题。我国
最大的进步。因为它消除了以前使用 SO2 和熔剂熔
的稀土资源丰富 , 稀土镁合金的性能优良 , 开发具有
炼所产生的大多数问题。但到了 1990 年 , SF6 和类
中国特色的压铸稀土镁合金 , 提高其抗高温蠕变性
似物的高温室效应 (是 CO2 的 24 000 倍 , 并能在大
能 , 具有重要意义。
气中长期存在 3 200 年) 迫使镁工业用户必须寻找技
压铸是镁合金最主要的成形工艺 , 为了进一步提
术上可行 , 经济、环保的替代保护气体。寻找 SF6 的
高镁合金零件的的质量及扩大镁合金的应用领域 , 应
替代保护气体是目前镁工业界的一个重要课题。
积极开展一些新的成形工艺方法 (如真空压铸、超低
华北工学院的研究人员〔14〕在论述镁合金熔体气
速压铸、挤压铸造、半固态铸造等成形方法) 的基础
铸造
熊守美等: 镁合金成形技术研究进展
·23 ·
研究工作。镁合金成形技术对工艺过程提出了更高的
四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 ,
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(编辑 : 曲学良 , qxl @foundryworld1com)
镁是最轻的结构金属。几种常用结构金属的密度（g·cm-3）(20o)如下：
AL Mg Ti Fe Cu
2.70 1.74 4.51 7.87 8.96
可见镁的密度约分为Al,Ti,Fe,Cu的64%，39%，22%，19%。
由于镁的密度小，它的合金也以质轻著称。一般镁合金的密度在1.8g·cm-3以下，镁，锂合金的密度低于镁 1.6g·cm-3.某些超轻型镁.锂合金密度甚至低于1,比水还轻.镁得镁和金的低密度使其比性能提高.例如,20o时的弹性模量为45Gpa,比铝(70Gpa)和Ti(120Gpa)的低,但三者的比弹性模量相同(～26Gpa).镁和镁合金质量小的特点,使其在交通运输、航空工业和航天工业上具有巨大的应用前景.
镁的熔点为 651℃,沸点为1107℃.镁的蒸气压很高,627℃时为215215.95Pa,727℃时为1037.1Pa,因此镁铍极易挥发.镁原子最外层的两个电子很易失去,是很活泼的金属.常温下镁能与F、CL、BR、I等元素作用生成相应化合物.加热时镁能与硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。在空气中镁会慢慢氧化,失去银白光泽而变黑.若温度提高至400℃以上,镁的氧化速度增快,超过500℃以后氧化速度更快,会着火燃烧,此时会生成氧化镁和少量氮化镁.镁燃烧时会发出非常强烈的光亮.镁的这一特点,颇受人们的青睐.早期就被利用于摄影照明,给人们留下美好的形象和记忆.战争时期,被用来制造照明 弹,把战场和目标照明得如同白昼.又被用于制造燃烧 弹,点燃战区的物资装备,杀伤对方有生力量.人们还利用镁的这一特点,将镁粉、铝粉和其它原料制成烟花.每当节庆的夜晚,随着阵阵悦耳响声,人们可以看到”嫦娥奔月””天女散花”……各种形色的烟花在夜空飞舞,多彩多姿,给人们带来极大的欢乐.顺便提一下,镁的这种”牺牲自我””乐于助人”精神处处可见.例如它仗着活泼的电化学性质做了牺牲自我的阳极,保护着其它的金属和设备.它又作为原电池阳极,耗尽了自己,照亮了他人.
由于化学活泼性高,金属镁是耐腐蚀性能最差的金属之一.在酸性、中性和弱碱性溶液中它都会受到腐蚀而变成Mg2+离子.各种类型大气均会对镁产生程度不同的腐蚀作用.在干燥的空气中,它的表面上形成一层暗淡的的疏松多孔氧化膜,在潮湿大气中,生成的产物组成大致为Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2.大气湿度增加,工为地区和海洋环境的大气中所含的二氧化硫和氯化物等物质,能加重镁的腐蚀.镁中氯化物杂质及铁杂质也会加速镁的腐蚀.因此,工业生产的镁锭必须镀膜钝化,涂油及以蜡纸包覆.
镁是地壳中分布最广的元素之一,占地壳重量的2.77%,为第四个最丰富的金属元素(位于Al、Fe、Ca)之后.在自然界中镁只能以化合物的形态存在.在已知的1500多种矿物中,含镁矿物的有200多种,主要为碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氧化物.海洋及盐湖中的镁比陆地上更多,是镁的主要来源.海水中含有10多种元素,镁的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含镁0.13%每立方千米海水中有130万t镁,相当于世界镁年消耗量的4倍(见表2.8)盐湖水的镁浓度比海水更高.以东以色列、约旦之间的”死海”(实为另一内陆湖),受到千万干旱气候的造化,湖水极浓,含镁竟高达4%.仅此一处的镁,就能满足全世界2.2万年的需要.
纯镁不适合做结构材料.作为结构材料应用的镁主要是镁合金和铝－镁合金.全世界约有千种铝合金牌号,若按化学成份归类的话,约为300多种.这300多种铝合金几乎都含有镁,其中以镁作为主要添加剂的铝－镁合金(镁含量最高为10.5%)约为40种.全世界各国镁合金品牌共有200多种,这些品牌按化学成份可归为30多种.共中变形镁合金黄色10多种,铸造镁合金20多种,铸造镁合金主要有以下3个体系.
1) 镁－铝合金.这种合金自第一次世界大战被德国使用以来,成了最广泛使用的铸造镁合金的基础.大部份含有8%～9%的铝及少量的锌(使拉伸性能有某些提高)和锰(改善抗蚀性)
2) 镁－铝－锌合金.镁－铝合金中加锌会产生一定的强化作用,其中高含锌量的合金具有很吸引人的压铸特性.如Mg－8AL－8ZN,具有足够大的流动性.,可用于压铸件,而且流动性和抗蚀性超过传统铝－锌合金.
3) 含锆镁合金.锆能细化晶粒,改善镁合金的拉伸性能,提高镁合金蠕变能力,以满足航空和航天工业的需要.属于这一系列的合金有镁－锌－锆合金,镁－稀土－锌－锆合金,以及镁－钍系为基和镁－银系为基的含ZR合金.这种含稀土金属和或含钍的合金都可焊.钍也能改善铸造性能.银可以进一步提高拉伸性能.一些铸造镁合金的性能示于表3.2.
镁是立方晶格的金属,可以承受的形变量有限(特别是在低温下).其变形材料主要在300～500℃温度范围内通过挤压、;轧制和压力锻造进行生产.变形合金可以按照它们是否含锆而分成两类.按照变形产品种类可分为三类:1薄板和厚板轧制金.如AZ31(Mg-Al-Z系),ZM21(Mg-Zn-Mn系)和ZE10(Mg-Zn-RE系),这三种合金都可焊,后两种强度较低.LA141A(Mg-Li-Al)等也属这一类,前面已作详细介绍.属于这一类的还有含钍的HK31(Mg-Th-Zr系)以及随后研制的HM21(Mg-Th-Mn等),它们的高温强度更高.2挤压合金.这类合金含铝量大多在1%～8%之间.
镁合金都具有密度小的特点，特别是某些镁-锂合金（见前），密度甚至低于1。美英俄等国正在研制含钇镁合金。一种Mg-8.5Y-1.25Zn-0.5Zr合金，其密度小于1.9g·cm-3 ，抗拉强密度420Mpa， 0.2%屈服强度360Mpa，比现有任何一种变形镁合金的都高，同高强度铝合金强度相当。
镁铝合金又名铝镁合金，分子式：Mg4Al3分子量：178.22颜色为灰褐色，比重约为2.15g/cm3，熔点463℃，燃烧时产生的温度达2000℃-3000℃。在烟花生产过程中起着非常重要的还原剂作用，也可作为白光剂和照明剂。
镁铝合金是用镁锭和铝锭在保护气体中高温熔融而成。长期以来关于镁铝合金的结构有两种说法。一种说法是镁铝合金是简单物理混合；另一种说法是镁铝合金内部改变了晶体结构，不是简单的物理混合。
镁锭和铝锭在高于1150K时，部分铝与空气中的氧气反应，生成a-Al2O3,氧化铝的此种晶体化学性质呈惰性，起着屏障、隔离作用。低于1150K时，生在B-Al2O3而这种晶体与酸反应，保护不了内部的镁铝合金。
标准的镁铝合金中镁、铝的含量各约为50%。活性铝含量的多少对烟花的安全生产和产品的质量有很大的影响。但是现在生产镁铝合金的企业多为私营企业，近几年来铝锭比镁锭贵，受利益的驱动，大多未按国标生产。现在镁铝合金粉中铝的含量普遍低于50%，有的铝含量低到了40%。镁含量的增加使得镁铝合金的性质接近镁粉的性质，使得烟火 药的撞击感度、摩擦感度增加，烟火剂更加敏感，从而增加隐患。我们可能以用下面的化学机理来检验镁铝合金中铝的含量。
1、盐酸与镁铝合金的反应
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
2、混合溶液与氢氧化钠溶液反应（混合溶液中滴几滴石蕊或酚酞试剂作指示剂，以避免氢氧化钠过量）
MgCl2+2NaOH=2NaCl+Mg(OH)2↓
AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓
3、过滤、烘干、称重，重量为G1克
4、氢氧化铝与过量的氢氧化钠反应
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
5、未反应的为氢氧化镁。过滤、烘干、称重，重量为G2克
镁铝合金的中铝的含量 Al%=(G1-G2)/G×34.62%
GB150-85规定了镁铝合金中铝的含量的范围为47-53%，铝含量低于这个范围镁铝合金容易引起质量事故和安全事故，应慎用。
镁锭在镁铝合金中的应用：镁铝合金由镁锭和铝锭在保护气体中高温熔融而成，其组成有：简单的物理混合与已改变晶体结构的物理混合两种说法。
舞台机械自动化控制系统是一个集舞台机械、电力电子技术、网络技术、电视技术、声学、美学等多学科、多界面相互结合的宏大的科学艺术体系。目前舞台机械自动化设备及其运动的控制已经成为一项重要的研究课题,德国、日本、英国、美国等都有专门的生产厂家和相关的研究机构,它们的历史悠久、经验丰富、产品质量比较高,但价格相对来说比较昂贵。因此,如果我们能开发出一套技术先进、性能稳定可靠的舞台机械自动化控制系统,那么就能节约成本,降低国家的投资,从而推动我国舞台机械行业的发展。目前,从设计水平、整体工艺、控制性能以及投资费用方面来看,我国的舞台机械自动化设备同欧洲产品仍有一定差距。所以,立足于我国国情,研究开发高性能、低成本的舞台机械自动化设备及运动控制系统具有很大的实用价值。本文针对大型舞剧《千手观音》主舞台的配置方案,首先,阐明了系统的硬件选型、组成,控制线路的连接,其次编写了整个系统PLC控制程序,并进一步详细论述了PLC实现多电动机同步模糊PID控制策略;以及应用VB软件设计系统的监控界面,确保了开发的舞台机械控制系统符合大型舞剧《千手观音》主舞台的招标书要求,例如:舞台设备的运行指标、同步精度、平稳性能、编组运行、场景控制及安全可靠性等。在文章最后总结了本文的主要工作,分析了系统存在的问题,并对改进方向进行了阐述。本文中系统采用了德马格DR-3电葫芦、意大利SEIMEC HFF63B4B3型刹车电机、VB软件设计的系统监控界面、西门子S7-200可编程控制器、研祥工控机、西门子变频器、VACON变频器和欧姆龙增量型光电编码器等的整体方案,实现了对舞台空间姿态进行实时监控,以及复杂动作的自动控制和手动控制。此外,在可编程控制器中运用模糊-PID控制,实现多电动机同步控制。舞台设计制作完成后,在国家大剧院连续演出九天,太原市青年宫演艺中心连续演出两周,连续演出过程中没有出现故障,证明该控制方案控制效果良好,达到了预期效果。
Magnesium alloys are the lightest structural engineering materials, which have many properties such as low density, high strength and stiffness. The alloys are widely used in automotive, electronics and other fields. To expand the application of magnesium alloy, improve its mechanical properties is an important factor. Studies show that the addition of 0.4% Ca, 0.3% Sr to AZ91 can effectively refine the grains and improve the mechanical properties In this paper, AZ91-0.4% Ca-0.3% Sr was chosen as the base material. The effects of separate addition of Gd, Y, and heat treatments of T4 on AZ91D-0.4% Ca-0.3% Sr alloy was investigated.
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