铝和锌是镁合金最基本的添加元素。含有这两种类型的镁合金的名称以 AZ 开头(A 代表铝,Z 代表锌),由ASTM定义。普通镁合金是可燃的,但人们已经开发出阻燃镁合金,其中添加了百分之几的钙,使燃烧起始温度提高200至300℃ 。
KUMADAI镁合金
2012年4月,熊本大学先进镁国际研究中心宣布开发出一种不燃性高强度镁合金(在2003年研究中心开发出革命性的KUMADAI镁合金,具有前所未有的强度和耐热性。),其着火温度为1105℃,超过了镁的沸点,机械强度为460 MPa,被称为KUMADAI不燃镁合金(Mg-10%Al-5%Ca合金)”。AZ31合金含有3%的铝和1%的锌,比较容易变形,因此产品主要采用轧制或挤压的方式制造。另一方面,含9%铝和1%锌的AZ91合金用于铸造、压铸和触变成型等熔融加工方法。另外,为了提高耐热性和机械性能,还开发了添加少量稀土元素的合金。
AZX611阻燃镁合金
成功铸造出通过添加钙来增强阻燃性的镁合金
使用 GTRC:Gonda 双辊铸造系统(由 Gonda Metal Industry Co., Ltd. 最初开发),将铸造、轧制和抛光相结合,制造出比 AZ31 具有优异强度和耐腐蚀性的 AZ61。成功开发了添加钙以提高阻燃性的镁合金“AZX611 AZX612 AMX601 AMX602”。
[AZX 和 AMX 的优点(与 AZ31 相比)]
即使加热至 600°C也不会燃烧
拉伸强度高
耐腐蚀性优异
可进行各种表面处理
结构的热稳定性(即使加热后结构也不会变大)退火
AX41、AX92阻燃镁合金
一般来说,钙的添加可以有效保证镁材料的阻燃性,但钙的添加会导致粗结晶物质的形成,从而降低挤出速度。在开发替代A6N01合金的合金时,通过优化化学成分和优化挤压前坯料的微观结构达到了我们的目标,并成功制造了双层挤压材料。
对于高强度合金,优化了化学成分、工艺条件、热处理条件等,以生产单皮挤压材料和轧制板材,并开发出强度和延展性与合金材料相当的铸造材料,以替代 A7N01合金。
对于客房的地板(图4(a)),我们使用了开发的阻燃镁合金AX41合金的轧制材料(参见注*4)。然而,由于在日本无法生产宽度超过约 300 毫米的轧制带材,因此通过搅拌摩擦焊 (FSW)*8 将四块轧制带材连接起来,形成宽 1040 毫米 x 长 2930 毫米(厚度)的宽带材。)。1.0毫米和0.5毫米)被制造并用作面板(图4(b))。另外,客房地板的外框材料采用AX41合金挤压材料,中央加强材料采用AX92合金(见注*4)挤压材料(图4(c))。经过 地板采用三明治结构,在前面板(厚度1.0mm)和后面板(厚度0.5mm)之间放置泡沫树脂,面板和框架材料通过粘合剂接合。
然后,将图4(a)所示的乘客地板铺在ALFA-X的中间车厢上,完成总长约9m、宽度约3m的乘客地板(图1)。这是全球最大一类应用于铁路车辆的镁合金轧材。每个客舱地板的重量约为20公斤,比铝材(约26公斤)轻约23%
图 4 (a) 装配式客舱地板(一块)、(b) 装配式 AX41 宽幅卷材(通过 FSW 粘合)
(c) 由 AX41和AX92挤压材料制成的框架材料和增强材料
通过在通用镁合金(Mg-Al合金)中添加百分之几的钙,点火温度可提高200~300℃,从而可以在大气中熔炼和铸造。在NEDO项目中,我们开发了作为具有优异挤压加工性的阻燃镁合金的AX41合金,以及作为强度和延展性的优异平衡的合金AX92合金和AX81G合金。
此外,与传统阻燃镁合金AZX611相比,它是一种在不含稀土的情况下实现了更高性能和更低成本的合金。AX41合金(Mg-4%Al-1%Ca):挤压材料,AX92合金(Mg-9%Al-1%Zn-2%Ca):挤压材料,AX81G合金(Mg-8%Al-1%Zn) -1% Ca):轧制材料。两者均为重量%。