導讀：目前越來越多地行業使用鎂合金進行高壓壓鑄（HPDC）部件，特別是在汽車和運輸行業，其中減重是一個非常重要的問題。隨著新應用的發展和現有的應用變得更加復雜，需要改善鎂合金HPDC合金的性能。本文回顧了HPDC鎂合金在交通應用方面的最新發展。對產品性能進行評估和討論，包括動力總成部件或薄壁結構部件的壓鑄性。結果表明，這些合金有很大的潛力被添加到目前的鎂HPDC合金系列，并在實際的汽車和其他運輸應用中使用。

使用鎂合金生產的高壓壓鑄件是汽車工業中使用最多的結構金屬之一，用于實現輕量化目標。鎂合金的密度比鋁合金低33%，比鋼低75%，其楊氏模量是聚合物復合材料的20倍左右。由于鐵（Fe）在鎂中的溶解度低，鎂合金具有高流動性和對工具鋼的最小親和力。這些特性與它的低密度優勢相結合，使它們非常適用于高壓壓鑄（HPDC）工藝。

利用現代HPDC技術，鎂合金可以生產出具有大型、薄壁和復雜幾何形狀的近凈形產品，表現出出色的結構和功能性能。鎂質HPDC產品可以在多材料汽車應用中與螺紋成型緊固件連接，從而消除了鉆孔/攻絲操作。這為裝配工藝、整體成本效益和連接完整性提供了顯著的優勢，同時也為其他行業應用提供了良好的潛力。

汽車工業中用于高壓壓鑄的傳統工業合金是基于鎂-鋁系統的，最近的改進是近40年前開發的高純度成分。AZ91D用于在中等溫度下需要高強度的地方；AM50A/AM60B用于需要高延展性的地方；而AE44則用于高溫應用。現代HPDC合金的純度很高，嚴格控制鐵、銅和鎳等雜質。因此，它們在汽車和其他應用中具有優良的一般耐腐蝕性。

在此，子午線輕量化技術公司的J.P. Weiler團隊總結并提供這些合金在汽車行業的潛在應用以及未來運輸行業的應用。這些新的合金被分為具有更高的強度、更高的延展性、優越的高溫性能、高的物理性能或上述性能組合的鎂合金成分，使用傳統的鎂鋁體系和較新的無鋁成分。HPDC壓鑄能力將對這些合金的HPDC壓鑄性和性能特性進行評估和討論。

相關研究成果以題“Recent developments in high-pressure die-cast magnesium alloys for automotive and future applications”發表在國際著名期刊Journal of Magnesium and Alloys上。

鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jma.2022.10.001

圖1

T4熱處理的AT72 HPDC試樣的老化曲線。175℃和200℃下的老化曲線 (Copyright 2013 by The Minerals, 金屬與材料協會版權所有，經許可使用）。

圖2

T4熱處理（420℃/10小時）ATS和AT72 HPDC的老化曲線 試樣在200℃下的老化曲線(Copyright 2016 by The Minerals, Metals & 材料協會版權所有，經許可使用）。

圖3

鎂鋁鋅錳合金中使用的HPDC汽車部件鑄件開發。

圖4

Mg-Al-Mn-Zn合金家族與AM合金的平均彎曲角。

圖5

不同Mn含量的AE44合金在175℃和90MPa下的蠕變性能（版權2021年由Elsevier所有，經許可使用）。

圖6

HPDC MRI 260D抗拉鋼筋的坑尾測試結果（鑄造時）。

綜上所述，新開發的HPDC鎂合金的目標是更高的強度、更高的延展性、卓越的高溫性能、更高的導熱性或兩者的結合。只有少數新的合金被評估為具有HPDC壓鑄能力。這在評估用于汽車或其他領域的新合金時是一個非常重要的工業因素。一些新的HPDC合金正在開發，有一些是基于傳統的Mg-Al-RE系統，以改善環境溫度性能和高溫性能。其他的則是基于添加新的合金元素，在用于HPDC鎂合金的合金元素中，稀土元素得到了廣泛的應用。因此一些基于Mg-RE系統的新型HPDC合金被開發出來，目的是為了獲得更好的高溫抗蠕變性。HPDC合金發展的一個新趨勢是為了獲得3C和EV/HEV應用的高熱導率。預計在不久的將來，將在這方面開展更多的工作。