1. 導入
AZ91Dは世界中で最も広く使用されているマグネシウムダイキャスティング合金です, 軽量特性の例外的な組み合わせで有名です, キャスト性, および機械的強度.
産業が材料のパフォーマンスの限界を押し進めながら、炭素排出量を削減し、燃料効率を向上させることを目指しています, AZ91Dマグネシウム合金は、軽量工学のための重要なソリューションとして浮上しています.
2. AZ91Dマグネシウム合金とは何ですか?
AZ91D 主に構成されるマグネシウムベースの合金です アルミニウム (9%), 亜鉛 (1%), そして マンガン (〜0.2–0.3％), マグネシウムをバランスとして.
指定「AZ」 アルミニウム (a) そして 亜鉛 (z), 主要な合金要素, 数がある間 91 ほぼを示します 9% アルと 1% Zn.
手紙「d」 高圧に最適化された特定のグレードを表します キャスティングダイ 優れた流動性と寸法の安定性を備えています.
AZ91Dマグネシウム合金の化学組成
(重量％による典型的な値)
| 要素 | コンテンツ (%) | 関数 / 目的 |
| マグネシウム (mg) | バランス | ベースメタル, 軽量プロパティを提供します |
| アルミニウム (アル) | 8.3 - 9.7 | 強度を改善します, 硬度, キャスト性 |
| 亜鉛 (Zn) | 0.35 - 1.0 | 強度と耐食性を高めます |
| マンガン (Mn) | 0.15 - 0.5 | 鉄を中和します, 耐食性を改善します |
| シリコン (そして) | ≤ 0.10 | 脆性を減らすために制限されます |
| 銅 (cu) | ≤ 0.030 | 不純物 - 腐食を避けるために制限されています |
| ニッケル (で) | ≤ 0.002 | 不純物 - 腐食抵抗に非常に有害 |
| 鉄 (fe) | ≤ 0.005 | 腐食性能を維持するには、最小化する必要があります |
3. AZ91Dマグネシウム合金の物理的特性
| 財産 | 典型的な値 | メモ |
| 密度 | 〜1.81 g/cm³ | アルミニウムより35％軽量, スチールよりも78％軽い |
| 融解範囲 | 595–640°C | 優れた流動性で効率的なダイキャスティングを可能にします |
| 熱伝導率 | 〜72 w/m・k | 純粋なマグネシウムよりも低いが、ヒートシンクに適している |
| 電気伝導率 | 〜6.8 ms/m | アルミニウムよりも低い; 導電性コンポーネントには理想的ではありません |
| 熱膨張係数 | 〜26 x10⁻⁶ /°C | スチールよりも高い; マルチマテリアルジョイントで考慮する必要があります |
| 比熱 | 〜1.05 j/g・k | アルミニウムよりわずかに高い |
| 減衰容量 | 高い | 優れた振動吸収 - NVH削減のためのideal |
4. AZ91Dマグネシウム合金の機械的特性
AZ91Dマグネシウム合金は、最も構造的に能力があるダイキャストマグネシウム合金と広く見なされています, 強度のバランスの取れたプロファイルを提供します, 剛性, キャスト性.
いくつかの錬金術の合金の強度とは一致しませんが, 軽量アプリケーションに優れた機械性能を提供します, 特に大量に, ネットシェイプキャスティング環境.
典型的な機械的特性 (キャスト状態)
| 財産 | 典型的な値 | 備考 |
| 究極の引張強度 | 230 MPA (33 KSI) | 多くの構造コンポーネントに適しています |
| 降伏強度 (0.2% オフセット) | 160 MPA (23 KSI) | 軽量の負荷を負担するアプリケーションに適しています |
| 休憩時の伸び | 3% - 7% | 中程度の延性; 冷却速度と鋳造品質に敏感です |
| ブリネルの硬度 | 63 - 70 HB | ほとんどのアルミニウム合金よりも柔らかい; 中程度の耐摩耗性に十分です |
| 弾性率 | 〜45 gpa | アルミニウムの剛性の約70％; 振動を起こしやすい使用で考慮する必要があります |
| 疲労強度 (10⁷サイクル) | 〜105 MPa | 周期荷重下で安定しています; 表面の状態と欠陥に依存します |
| せん断強度 | 〜145 MPa | ねじれおよびファスナーアプリケーションで重要です |
5. AZ91Dマグネシウム合金の腐食抵抗
AZ91Dにはあります 中程度の腐食抵抗, これは、表面処理によって大幅に改善される可能性があります.
の存在 β相, アルミニウムが豊富です, 穀物の境界にガルバニックカップルを形成します, 腐食開始部位になる可能性があります, 特に生理食塩水や湿度の高い環境で.
一般的な保護方法には含まれます:
- クロム酸塩変換コーティング
- 陽極酸化処理
- 静電または液体絵画
- パウダーコーティング
- 陰極保護
カルシウムまたは希土類元素の小さな添加など、合金の最近の進歩は、β相の連続性を低下させ、穀物構造を精製することにより腐食抵抗を高めることが示されています.
6. 鋳造 & AZ91Dマグネシウム合金の製造上の考慮事項
AZ91Dは、高圧ダイカストで最も広く使用されているマグネシウム合金です (HPDC) その並外れたキャスティブのため, 寸法安定性, そして優れた表面仕上げ.
キャスト特性
優れた流動性
マグネシウム合金AZ91Dは、多くのマグネシウムおよびアルミニウム合金と比較して優れた流動性を示しています.
これにより、薄壁や複雑な型を簡単に満たすことができます, これは、電子ハウジングのような部品に不可欠です, 楽器クラスター, および送信ケース.
熱い涙の傾向が低い
最適化されたアルミニウム含有量のおかげです (〜9％), AZ91Dは、固化中に熱い亀裂のリスクが低く維持します. これにより、内部欠陥が少ない高積分鋳物が可能になります.
HPDCの微細構造
高圧ダイキャスティング 急速な固化をもたらします (〜10⁴ k/s), 強度と表面仕上げを改善する細粒の微細構造を生成する.
しかし, 十分に制御されていなければ、多孔性または酸化物包含物を閉じ込める可能性があります.
優先製造プロセス: 高圧ダイキャスティング (HPDC)
- サイクル時間効率: 典型的なサイクル時間の範囲 30 に 90 秒, 大量生産のサポート.
- ネットシェイプの近くの機能: 強烈な許容範囲と優れたカビの複製のために最小限の機械加工が必要です.
- 高次元の安定性: 正確なフィットを必要とするコンポーネントに適しています, ギアボックスやブラケットなど.
AZ91Dの他のあまり一般的ではない鋳造方法:
- 重力ダイキャスティング (より低いボリューム用)
- Thixomolding (機械的特性が改善され、多孔性が少ない半固体処理)
- 砂鋳造 (低圧環境での流動性が低いために理想的ではありません)
機械加工と後処理
加工性
マグネシウム合金AZ91Dは、中程度の加工性を提供します. その低切断力と優れたチップ形成は利点です.
しかし, 合金の比較的低い硬度と高い化学反応性は、適切に管理されていなければ、ツールの摩耗と蓄積されたエッジの形成につながる可能性があります.
重要な推奨事項:
- シャープを使用します, コーティングされたカーバイドツール.
- 酸化を防ぎ、仕上げを改善するために、水溶性切断液を塗布します.
- チップイグニッションのリスクがあるため、乾燥機械加工を避けてください (マグネシウムはしばしば想定されるよりも可燃性が低いですが).
接合 & 溶接の課題
溶接AZ91Dは、安定した表面酸化物と合金の限られた固形溶解度範囲の形成のために困難です.
- 融合溶接 (ティグ/私) は お勧めしません 特別なシールドと事前洗浄なし.
- ソリッドステート接合技術 のように 摩擦攪拌溶接 または 機械的な固定 より効果的です.
- 接着結合 また、異なる材料を備えた電子部品や自動車部品でも使用されています.
7. AZ91Dマグネシウム合金の用途
AZ91Dは、世界で最も広く使用されているマグネシウムダイキャスティング合金の1つです, 主にその優れた強度と重量の比率が原因です, 優れたキャスティブ可能性, そして、良い表面仕上げ.
これらの属性は、複数の業界で軽量の構造的および半構造的アプリケーションに最適です.
自動車産業
マグネシウム合金AZ91Dは、車両の重量を減らし、燃料効率を向上させる上で重要な役割を果たします.
その使用は、電気車両とハイブリッド車両で大幅に拡大しています, 大量節約が直接範囲とパフォーマンスに影響します.
典型的な自動車コンポーネント:
- 伝送ケース そして ギアハウジング
- ステアリングホイール そして ステアリングコラム
- エンジンブラケット そして マウント
- 楽器パネル そして ダッシュボード構造
- クラッチハウジング, ペダルブラケット, そして ミラーブラケット
家電
その優れた表面品質のため, 薄い壁のキャスティブ, 電磁シールド特性, AZ91Dは、ハイエンドの電子デバイスで広く使用されています.
キーアプリケーション:
- ラップトップシャーシ そして タブレットフレーム
- 携帯電話ハウジング
- デジタルカメラボディ
- ハードディスクドライブエンクロージャー
- スピーカーフレーム
熱を放散する能力とその剛性により、コンパクトに特に適しています, 高性能デバイス.
航空宇宙と航空
マグネシウム合金は、厳格な安全規制により、航空宇宙でより保守的に使用されます, AZ91Dマグネシウム合金は、まだ低負荷で使用されていることがわかります, 非批判的な構造およびインテリアアプリケーション.
一般的なコンポーネント:
- キャビンとコックピットのエンクロージャー
- 電子ハウジング そして センサーカバー
- シートフレーム構造
- インテリアパネルブラケット
その炎のリターン性の可能性 (適切な治療で) そして、大量削減機能は、将来の航空機のキャビンデザインとUAVにとって魅力的です.
医療およびスポーツ用品
その生体適合性と高減衰能力のおかげです, AZ91Dは、医療およびスポーツ用品部門でますます使用されています.
アプリケーション:
- 整形外科ブレース そして 補綴フレーム
- 自転車フレーム そして ギアハウジング
- ゴルフクラブヘッド, テニスラケットフレーム
- 車椅子コンポーネント
振動を吸収する能力は、正確さと快適さを必要とするスポーツ用品に理想的です.
産業用具 & 電動工具
マグネシウムの低密度, 強さ, 耐久性により、AZ91Dは高性能の産業用ツールやエンクロージャに適しています.
例:
- 電動工具ハウジング (例えば。, ドリル, のこぎり)
- ポータブルジェネレーターフレーム
- ポンプおよびコンプレッサーハウジング
- ハンドヘルド楽器のケーシング
8. AZ91Dマグネシウム合金の利点
- 高強度と重量の比率: 最小質量で強力なパフォーマンスを提供します
- 優れたキャスティブ可能性: 複雑に最適です, 薄壁コンポーネント
- 良好な減衰能力: 敏感なコンポーネントの振動を減らします
- リサイクルバリティ: マグネシウムは、アルミニウムや鋼よりもリサイクルするエネルギーが少ない
- 表面の外観が改善されました: 研磨またはコーティングで達成可能
- 熱および電磁シールド
- 動的荷重における信頼できる寸法安定性
9. 制限と課題
- ガルバニック腐食に対する感受性, 特に、異なる金属と組み合わされている場合
- 限られた延性, 衝撃性のある部品に適さないようにします
- 溶接性の問題, 特別なシールドとフラックスが必要です
- 不純物の感度: 鉄をトレースします, 銅, または、しきい値の上記のニッケルは、腐食抵抗を大幅に減少させます
- 海洋または化学的に攻撃的な環境でのパフォーマンスの低下 追加の保護なし
10. AZ91Dの国際相当グレード
| 標準システム | グレード名 | UNS番号 | メモ |
| ASTM (アメリカ合衆国) | AZ91D | M11917 | ASTM B93/B93Mによる - 最も一般的なダイキャスティング合金 |
| ISO (グローバル) | M10910 | - | ISO 16220 マグネシウム合金指定 |
| で (ヨーロッパ) | One-Mgal9Zn1 (で 1753) | - | 同等の化学的および機械的特性 |
| 彼はそうです (日本) | jis h 5202 AZ91D | - | ダイキャストマグネシウムの日本の産業標準 |
| GB (中国) | GB/T 5153 AZ91D | - | 中国の同等の仕様 |
11. 他のマグネシウム合金との比較
AZ91Dはしばしばマグネシウムダイキャスティング合金のベンチマークと見なされます.
しかし, 軽量コンポーネントをエンジニアリングする場合, AZ91Dを他の一般的なマグネシウムおよびアルミニウム合金と比較して、特定のアプリケーションの需要に最適なものを決定することが不可欠です.
| 財産 / 合金 | AZ91D | AM60 | AZ31 | アルミニウム 6061 |
| 合金タイプ | ダイキャストマグネシウム | ダイキャストマグネシウム | 錬金術マグネシウム | アルミニウム |
| 一次合金要素 | 〜9％al, 〜1％Zn, Mn | 〜6％al, Mn | 〜3％al, 〜1％Zn, Mn | 〜1％mg, 〜0.6％SI |
| 密度 (g/cm³) | 1.81 | 1.80 | 1.77 | 2.70 |
| 抗張力 (MPA) | 〜230 | 〜220 | 〜250 | 275–310 |
| 降伏強度 (MPA) | 〜160 | 〜130 | 〜160 | 240 |
| 伸長 (%) | 3–7 | 7–10 | 10–20 | 10–17 |
| 硬度 (ブリネル) | 63–70 | 〜60 | 〜55 | 〜95 |
| キャスティブ/フォーミン性 | 素晴らしい (キャスティングダイ) | とても良い (キャスティングダイ) | 良い (押し出し, ローリング) | 素晴らしい (鍛えた) |
| 耐食性 | 適度 (コーティング) | 適度 | 中程度から良い | 素晴らしい |
| 溶接性 | 貧しい | 貧しい | 良い | 素晴らしい |
| ユースケース | 構造ダイキャスト部品 | 耐衝撃性の自動部品 | シート, チューブ, 押出 | フレーム, 航空機, 機械 |
| 重要な強み | 高強度から重み | 高い延性, タフネス | 優れた形成性, 溶接性 | 高強度, 腐食解像度. |
| 主要な制限 | 低延性, 溶接性 | わずかに低い強度 | ダイキャスティングには適していません | 重い, より高いエネルギーコスト |
12. 将来の傾向とr&D方向
いくつかのr&Dトレンドは、マグネシウム合金AZ91Dの機能を拡大することを目指しています:
- 高度なコーティング: ナノ構造化された陽極酸化およびマイクロアーク酸化コーティングは、摩耗と耐食性を改善します
- 希土類の追加: Yttriumのような要素を組み込む, セリウム, ネオジムはクリープ抵抗と熱安定性を改善します
- ハイブリッド複合材料: 強化されたマグネシウムマトリックス複合材料 (MMCS) 航空宇宙と防御の強度と剛性を高める
- EV採用: バッテリーケーシングで使用します, モーターハウジング, 体重を減らし、走行範囲を延長するための構造フレーム
13. 結論
AZ91Dマグネシウム合金は、軽量エンジニアリングの基礎のままです, キャスティブの優れた組み合わせを提供します, 中程度の機械的強度, 許容可能な腐食抵抗.
産業が効率性と環境責任に向かって押し進め続けています, マグネシウム合金AZ91Dの役割は成長すると予想されます, 特に最先端のコーティングと合金の変更と組み合わせると.
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FAQ
AZ91Dは海洋アプリケーションに適しています?
いいえ, 重くコーティングされていない限り. 海水における腐食率は超えています 0.5 MM/年 - 使用 316 代わりに海洋環境用のステンレス鋼.
az91dを溶接できますか?
はい, しかし、困難を伴います. アルゴンシールドによるレーザーまたはTIG溶接は可能ですが、専門知識が必要です; 費用対効果のために機械的な固定が好まれます.
AZ91Dはアルミニウムとどのように比較されますか 6061?
マグネシウム合金AZ91D は 35% 軽いが、引張強度が低く、腐食率が高い. 重量クリティカルなアプリケーションに優れています (例えば。, エレクトロニクス) 6061の余分な強さは不要です.
AZ91D合金は環境に優しいです?
はい. そうです 95% リサイクル可能, 生産を放射します 50% アルミニウムよりも少ない 80% スチールよりも少ない (世界マグネシウム協会).
どの産業がAZ91Dの使用から最も利益を得ていますか?
自動車 (体重減少), エレクトロニクス (移植性), と航空宇宙 (燃料効率) - 軽量化がパフォーマンスとコスト削減を促進するインドストリー.
