1. Zavedenie
AZ91D je najpoužívanejšou zliatinou zliatiny horčíka na celom svete, známy svojou výnimočnou kombináciou ľahkých vlastností, odlievateľnosť, a mechanická pevnosť.
Keď odvetvia presadzujú limity výkonu materiálu a zároveň sa zameriavajú na zníženie emisií uhlíka a zlepšenie palivovej účinnosti, Zliatina horčíka AZ91D sa ukázala ako životne dôležité riešenie pre ľahké inžinierstvo.
2. Čo je zliatina horčíka AZ91D?
Az91d je zliatina na báze horčíka primárne zložená hliník (9%), zinok (1%), a mangán (~ 0,2–0,3%), s horčík ako rovnováha.
Označenie “Ten“Znamená hliník (A) a Zinok (Z), hlavné prvky z legúnok, zatiaľ čo číslo 91 označuje približne 9% Al a 1% Zn.
List “D ” predstavuje špecifický stupeň optimalizovaný pre vysoké tlak tlakové liatie s vynikajúcou plynulosťou a rozmerovou stabilitou.
Chemické zloženie zliatiny horčíka AZ91D
(Typické hodnoty podľa hmotnosti%)
| Prvok | Spokojnosť (%) | Funkcia / Účel |
| Horčík (Mg) | Vyvážiť | Základný kov, Poskytuje ľahké vlastnosti |
| hliník (Al) | 8.3 - 9.7 | Zlepšuje silu, tvrdosť, a odlievateľnosť |
| Zinok (Zn) | 0.35 - 1.0 | Zvyšuje odolnosť pevnosti a korózie |
| Mangán (Mn) | 0.15 - 0.5 | Neutralizuje železo, zlepšuje odolnosť proti korózii |
| Kremík (A) | ≤ 0.10 | Obmedzené na zníženie krehkosti |
| Meď (Cu) | ≤ 0.030 | Nečistota - musí byť obmedzený, aby sa predišlo korózii |
| Nikel (V) | ≤ 0.002 | Nečistota - veľmi škodlivé pre odolnosť proti korózii |
| Žehlička (FE) | ≤ 0.005 | Musí byť minimalizovaný, aby sa udržal výkon korózie |
3. Fyzikálne vlastnosti zliatiny horčíka AZ91D
| Majetok | Typická hodnota | Poznámky |
| Hustota | ~ 1,81 g/cm³ | ~ 35% ľahšie ako hliník, ~ 78% ľahší ako oceľ |
| Roztavenie | 595–640 ° C | Umožňuje efektívne prelievanie s dobrou plynulosťou |
| Tepelná vodivosť | ~ 72 w/m · k | Nižší ako čistý horčík, ale vhodný pre chladiče |
| Elektrická vodivosť | ~ 6,8 ms/m | Nižšie ako hliník; Nie je ideálny pre vodivé komponenty |
| Koeficient tepelnej expanzie | ~ 26 x 10⁻⁶ /° C | Vyššia ako oceľ; Musí zvážiť v multi-materiálových kĺboch |
| Konkrétne teplo | ~ 1,05 j/g · k | O niečo vyššie ako hliník |
| Tlmivá kapacita | Vysoký | Vynikajúca absorpcia vibrácií - nádeje na zníženie NVH |
4. Mechanické vlastnosti zliatiny horčíka AZ91D
Zliatina horčíka AZ91D je všeobecne považovaná, Ponúka vyvážený profil sily, tuhosť, a odlievateľnosť.
Aj keď sa nezhoduje s silou niektorých zliatin z hliníka, Poskytuje vynikajúci mechanický výkon pre ľahké aplikácie, najmä vo veľkom objemu, prostredie liatia v tvare tvaru.
Typické mechanické vlastnosti (Stav)
| Majetok | Typická hodnota | Poznámky |
| Konečná pevnosť v ťahu | 230 MPA (33 ksi) | Primerané pre mnoho štrukturálnych komponentov |
| Výnosová sila (0.2% kompenzácia) | 160 MPA (23 ksi) | Dobré pre ľahké aplikácie na nosenie zaťaženia |
| Predĺženie pri prestávke | 3% - 7% | Mierna ťažnosť; citlivé na rýchlosť chladenia a kvalitu odlievania |
| Brinell tvrdosť | 63 - 70 HB | Mäkšie ako väčšina hliníkových zliatin; dostatočné na mierny odpor opotrebenia |
| Modul elasticity | ~ 45 GPA | ~ 70% hliníkovej tuhosti; by sa malo brať do úvahy pri použití náchylných na vibrácie |
| Únava (10⁷ cykly) | ~ 105 MPa | Stabilné pri cyklických zaťaženiach; Závisí od povrchového stavu a defektov |
| Strih | ~ 145 MPa | Dôležité v torzných a upevňovacích aplikáciách |
5. Odolnosť proti korózii zliatiny horčíka AZ91D
AZ91D má mierna odolnosť proti korózii, ktoré sa dajú výrazne zlepšiť pomocou povrchových úprav.
Prítomnosť β-fáza, bohatý na hliník, tvorí galvanické páry na hraniciach zrna, ktoré sa môžu stať iniciačnými miestami korózie, najmä v soľnom alebo vlhkom prostredí.
Spoločné metódy ochrany zahŕňajú:
- Chrómové konverzné povlaky
- Eloxovanie
- Elektrostatická alebo tekutina
- Práškové povlaky
- Katódová ochrana
Nedávny pokrok v leštení-napríklad ako malé prírastky prvkov vápnika alebo zriedkavých zemín-sa ukázalo, že zvyšuje odolnosť proti korózii znížením kontinuity β-fázy a rafináciou štruktúr zŕn..
6. Odlievanie & Výrobné úvahy zliatiny horčíka AZ91D
AZ91D je najčastejšie používaná zliatina horčíka pri odlievaní vysokotlaku (HPDC) Vzhľadom na svoju výnimočnú odlievateľnosť, dimenzionnosť, a vynikajúca povrchová úprava.
Odlievacie charakteristiky
Vynikajúca plynulosť
AZ91D zliatiny horčíka vykazuje vynikajúcu plynulosť v porovnaní s mnohými zliatinami horčíka a hliníka.
To mu umožňuje ľahko vyplniť tenkostenné a komplexné formy, čo je nevyhnutné pre diely ako elektronické puzdrá, prístrojové zhluky, a prípady prenosu.
Nízka tendencia k roztrhnutiu horúceho
Vďaka optimalizovanému obsahu hliníka (~ 9%), AZ91D udržuje nízke riziko praskania horúceho počas tuhnutia. To umožňuje odliatky s vysokou integritou s menšími vnútornými defektmi.
Jemná mikroštruktúra v HPDC
Odlievanie s vysokým tlakom vedie k rýchlemu solidifikácii (~ 10⁴ k/s), Výroba jemnozrnnej mikroštruktúry, ktorá zlepšuje pevnosť a povrchovú úpravu.
Avšak, Môže zachytiť určitú pórovitosť alebo inklúzie oxidu, ak nie dobre kontrolované.
Preferovaný výrobný proces: Odlievanie s vysokým tlakom (HPDC)
- Efektívnosť: Typické časy cyklu sa pohybujú od 30 do 90 sekundy, Podpora hromadnej výroby.
- Schopnosť blízko tvaru: Minimálne obrábanie je potrebné z dôvodu tesných tolerancií a vynikajúcej replikácie plesní.
- Vysokorozmerná stabilita: Dobré pre komponenty, ktoré si vyžadujú presné prispôsobenie, ako sú prevodovky a zátvorky.
Ďalšie menej bežné metódy odlievania AZ91D:
- Odlievanie gravitácie (pre nižšie zväzky)
- Tixomolding (polotuhé spracovanie so zlepšenými mechanickými vlastnosťami a menšou pórovitosťou)
- Odlievanie piesku (Nie je to ideálne kvôli zlej plynulosti v nízkotlakových prostrediach)
Obrábanie a následné spracovanie
Machináovateľnosť
Zliatina horčíka AZ91D ponúka miernu machináovateľnosť. Jeho nízke rezné sily a vynikajúca tvorba čipov sú výhody.
Avšak, Relatívne nízka tvrdosť zliatiny a vysoká chemická reaktivita môže viesť k opotrebovaniu nástroja a zabudovanej hraničnej formácii, ak nie je správne spravovaná.
Kľúčové odporúčania:
- Používať, potiahnuté karbidové náradie.
- Naneste kvapaliny rozpustné vo vode, aby ste zabránili oxidácii a zlepšili povrchovú úpravu.
- Vyvarujte sa suchým obrábaním kvôli riziku zapaľovania čipov (hoci horčík je menej horľavý, ako sa často predpokladá).
Príbuzný & Výzvy zvárania
Zváranie AZ91D je ťažké v dôsledku tvorby stabilných povrchových oxidov a obmedzeného rozsahu rozpustnosti zliatiny zliatiny.
- Zváranie fúzie (Tig/ja) je neodporúča sa bez špeciálneho tienenia a predbežného čistenia.
- Techniky spojenia v pevnom stave ako zváranie trenia alebo mechanické upevnenie sú efektívnejšie.
- Lepidlo sa používa aj v elektronike a automobilových dieloch s odlišnými materiálmi.
7. Aplikácie zliatiny horčíka AZ91D
AZ91D je jednou z najpoužívanejších zliatin horčíka na svete, predovšetkým kvôli svojmu vynikajúcemu pomeru sily k hmotnosti, vynikajúca odlievateľnosť, a dobrý povrchový povrch.
Vďaka týmto atribútom je ideálny pre ľahké štrukturálne a pološtrukturálne aplikácie vo viacerých odvetviach.
Automobilový priemysel
Zliatina horčíka AZ91D hrá rozhodujúcu úlohu pri znižovaní hmotnosti vozidla a zlepšovaní palivovej účinnosti.
Jeho použitie sa výrazne rozšírilo v elektrických a hybridných vozidlách, kde hromadné úspory priamo ovplyvňujú rozsah a výkonnosť.
Typické automobilové komponenty:
- Prevodovka a prevodové kryty
- Kolesá a stĺpce riadenia
- Držiaky motora a uchytenie
- Prístrojové panely a konštrukcia
- Spojka, pedálové držiaky, a zrkadlové zátvorky
Spotrebiteľská elektronika
Vďaka svojej vynikajúcej kvalite povrchu, prelietateľnosť, a vlastnosti elektromagnetického tienenia, AZ91D sa široko používa v špičkových elektronických zariadeniach.
Kľúčové aplikácie:
- Podvozok a tablety
- Mobilné telefóny
- Telá digitálneho fotoaparátu
- Kryty s pevným diskom
- Reproduktorové rámy
Vďaka svojej schopnosti rozptýliť teplo a jeho tuhosť je obzvlášť vhodná pre kompaktný, vysoko výkonné zariadenia.
Letectvo a letectvo
Zatiaľ čo zliatiny horčíka sa používajú konzervatívnejšie v leteckom priestore kvôli prísnym bezpečnostným predpisom, Zliatina horčíka AZ91D stále nájde použitie pri nízkom zaťažení, Nekritické štrukturálne a vnútorné aplikácie.
Bežné komponenty:
- Kabína a kabína a kokpit
- Elektronické kryty a obaly senzorov
- Konštrukcie sedadla
- Držiaky na vnútorný panel
Jeho potenciál splatený plameňom (so správnou liečbou) a schopnosti hromadnej redukcie sú atraktívne pre budúce návrhy kabíny lietadiel a UAV.
Lekárske a športové vybavenie
Vďaka svojej biokompatibilite a vysokej tlmenia kapacity, AZ91D sa čoraz viac používa v sektoroch lekárskych a športových zariadení.
Žiadosti:
- Ortopedické rovnátka a protetické rámy
- Bicykle a prevodové kryty
- Hlavy golfového klubu, tenisové rakety
- Komponenty invalidného vozíka
Jeho schopnosť absorbovať vibrácie je ideálna pre športové vybavenie, ktoré si vyžaduje presnosť a pohodlie.
Priemyselné vybavenie & Elektrické náradie
Nízka hustota horčíka, sila, a trvanlivosť robí AZ91D vhodný pre vysokovýkonné priemyselné nástroje a kryty.
Príklady:
- Skryty (Napr., vŕtačka, píly)
- Prenosný generátor rámy
- Pumpovanie a kompresorové puzdrá
- Vreckové prístrojové kolesá
8. Výhody zliatiny horčíka AZ91D
- Vysoký pomer pevnosti k hmotnosti: poskytuje silný výkon s minimálnou hmotnosťou
- Vynikajúca odlievateľnosť: ideálne pre komplex, komponenty
- Dobrá tlmiaca kapacita: znižuje vibrácie v citlivých komponentoch
- Recyklatalita: horčík vyžaduje menej energie na recykláciu ako hliník alebo oceľ
- Vylepšený vzhľad povrchu: dosiahnuteľný s leštením alebo povlakom
- Tepelné a elektromagnetické tienenie
- Spoľahlivá rozmerová stabilita pri dynamickom zaťažení
9. Obmedzenia a výzvy
- Náchylnosť na galvanickú koróziu, Najmä keď sú spojené s odlišnými kovmi
- Obmedzená ťažnosť, je to nevhodné pre súčasti kritického nárazu
- Problémy zvárateľnosti, vyžadujúce špeciálne tienenie a toky
- Citlivosť: stopa železa, meď, alebo nikel nad prahovými úrovňami vážne znižuje odolnosť proti korózii
- Zlý výkon v morských alebo chemicky agresívnych prostrediach bez ďalšej ochrany
10. Medzinárodné ekvivalentné stupne pre AZ91D
| Štandardný systém | Názov triedy | OUST | Poznámky |
| Astm (USA) | Az91d | M11917 | Podľa ASTM B93/B93M-najbežnejšia zliatina s odtieňovaním |
| ISO (Globálny) | M10910 | - | ISO 16220 Označenie zliatiny horčíka |
| V (Európa) | Jeden-mgal9zn1 (V 1753) | - | Ekvivalentné chemické a mechanické vlastnosti |
| On je (Japonsko) | Jis h 5202 Az91d | - | Japonský priemyselný štandard pre horčík s diežkou |
| Gb (Čína) | Gb/t 5153 Az91d | - | Čínska ekvivalentná špecifikácia |
11. Porovnanie s ostatnými zliatinou horečnatého
AZ91D sa často považuje za referenčnú hodnotu medzi zliatinami natiahnutiami horčíka.
Avšak, Keď inžinierske ľahké komponenty, Je nevyhnutné porovnávať AZ91D s inými bežnými zliatinou horčíka a hliníka, aby ste určili, čo najlepšie vhodné pre konkrétne požiadavky na aplikáciu.
| Majetok / Zliať | Az91d | AM60 | AZ31 | hliník 6061 |
| Zliatinový typ | Horčík | Horčík | Horčík | Hliník |
| Primárne zliatinové prvky | ~ 9% al, ~ 1% Zn, Mn | ~ 6% al, Mn | ~ 3% al, ~ 1% Zn, Mn | ~ 1% mg, ~ 0,6% Si |
| Hustota (g/cm³) | 1.81 | 1.80 | 1.77 | 2.70 |
| Pevnosť v ťahu (MPA) | ~ 230 | ~ 220 | ~ 250 | 275–310 |
| Výnosová sila (MPA) | ~ 160 | ~ 130 | ~ 160 | 240 |
| Predĺženie (%) | 3–7 | 7–10 | 10–20 | 10–17 |
| Tvrdosť (Brinell) | 63–70 | ~ 60 | ~ 55 | ~ 95 |
| Odlievateľnosť | Vynikajúci (tlakové liatie) | Veľmi dobrý (tlakové liatie) | Dobre (vytláčanie, valcujúci) | Vynikajúci (vyvolaný) |
| Odpor | Mierny (potiahnutý) | Mierny | Umiernený | Vynikajúci |
| Zvárateľnosť | Úbohý | Úbohý | Dobre | Vynikajúci |
| Prípady | Konštrukčné diely | Automatické diely rezistentné na náraz | Listy, rúrka, výtlak | Rámy, lietadlo, strojové zariadenie |
| Silné stránky | Vysoká sila | Vysoká ťažnosť, tvrdosť | Dobrú formnosť, zvárateľnosť | Vysoká sila, korózia. |
| Obmedzenia | Nízka ťažnosť, zvárateľnosť | Mierne nižšia pevnosť | Nie je vhodné na odlievanie | Ťažší, Vyššie náklady na energiu |
12. Budúce trendy a r&D
Niekoľko r&D Trendy sa snažia rozšíriť schopnosti zliatiny horčíka AZ91D:
- Pokročilé povlaky: Nanoštrukturované eloxizujúce a oxidačné povlaky mikro-oblúka zlepšujú opotrebenie a odolnosť proti korózii
- Dodatky vzácnych zemín: Začlenenie prvkov ako ytrium, cerium, a neodymia zlepšuje rezistenciu na tečúcu a tepelnú stabilitu
- Hybridné kompozity: Vystužené kompozity matrice horčíka (MMCS) Zvyšujte pevnosť a stuhnutosť letectva a obrany
- EV adopcia: Používajte v krytoch batérií, motorové puzdrá, a štrukturálne rámce na zníženie hmotnosti a rozšírenie jazdného dosahu
13. Záver
Zliatina horčíka AZ91D zostáva základným kameňom ľahkého inžinierstva, Ponúka vynikajúcu kombináciu obsaditeľnosti, mierna mechanická pevnosť, a prijateľná odolnosť proti korózii.
Keďže priemyselné odvetvia sa naďalej tlačia na efektívnosť a environmentálnu zodpovednosť, Očakáva sa, že úloha zliatiny horčíka AZ91D rastie, Najmä v kombinácii s špičkovými povlakmi a úpravami zliatiny.
Custom Die Casting Solutions od Langhe
Priemysel Špecializuje sa na poskytovanie služieb vysokej presnej liatia Die prispôsobené vášmu presným potrebám projektu.
S rozsiahlymi odbornými znalosťami v hliníku, zinok, a zliatiny horčíka Die Casting, Poskytujeme komplexné výrobné riešenia OEM a ODM pre priemyselné odvetvia, ako je automobilový priemysel, elektronika, priemyselné vybavenie, a spotrebné výrobky.
Čo ponúkame:
- Zvyk hliník, zinok, a odlievanie horčíka
- Dizajn a inžinierska podpora
- Podpora pre prototypovanie s nízkym objemom a výrobu s veľkým objemom
- Tesné rozmerové tolerancie a hladké povrchové povrchové úpravy
- Kompletné sekundárne operácie: CNC obrábanie, ošetrenie povrchom, a montáž
Na Langhe, Kombinujeme pokročilé vybavenie s prísnou kontrolou kvality, aby sme zaistili, že každý komponent spĺňa váš výkon a očakávania spoľahlivosti.
Od koncepcie po konečný produkt, Sme vašim dôveryhodným partnerom vo výrobe Casting Die.
Časté otázky
Je AZ91D vhodný pre námorné aplikácie?
Nie, Pokiaľ nie je potiahnuté. Miera korózie v morskej vode presahuje 0.5 mm/rok - použitie 316 Namiesto toho z nehrdzavejúcej ocele pre morské prostredie.
Môže byť zváraný az91d?
Áno, Ale s ťažkosťami. Laser alebo tig zváranie s argónovým tienením je možné, ale vyžaduje odbornosť; Mechanické upevnenie sa uprednostňuje pre nákladovú efektívnosť.
Ako sa AZ91D porovnáva s hliníkom 6061?
Zliatina horčíka AZ91D je 35% ľahší, ale má nižšiu pevnosť v ťahu a vyššiu mieru korózie. Vyniká to v kritických aplikáciách na hmotnosti (Napr., elektronika) kde je mimoriadna sila 6061 zbytočná.
Je AZ91D zliatina šetrná k životnému prostrediu?
Áno. Je to 95% recyklovateľný, s emitovaním výroby 50% menej ako hliník a 80% menej ako oceľ (Svetové združenie horčíka).
Ktoré priemyselné odvetvia majú najväčší úžitok z používania AZ91D?
Automobilový priemysel (zníženie hmotnosti), elektronika (prenosnosť), a letecký (palivová účinnosť)—Prelácie, v ktorých ľahká váha vedie výkon a úspory nákladov.
