1. 介绍
AZ91D是全球使用最广泛的镁铸造合金, 以其轻巧的特性组合而闻名, 可铸性, 和机械强度.
随着行业的限制，旨在减少碳排放并提高燃油效率, AZ91D镁合金已成为轻型工程的重要解决方案.
2. 什么是AZ91D镁合金?
AZ91D 是镁基合金主要由 铝 (9%), 锌 (1%), 和 锰 (〜0.2–0.3％), 镁作为平衡.
名称“这”代表 铝 (一个) 和 锌 (z), 主要合金元素, 而数字 91 大约指示 9% al和 1% Zn.
这封信D 代表针对高压优化的特定等级 压铸 具有出色的流动性和尺寸稳定性.
AZ91D镁合金的化学成分
(重量％的典型值)
| 元素 | 内容 (%) | 功能 / 目的 |
| 镁 (毫克) | 平衡 | 碱金属, 提供轻巧的特性 |
| 铝 (al) | 8.3 - 9.7 | 提高力量, 硬度, 和可铸性 |
| 锌 (Zn) | 0.35 - 1.0 | 增强强度和耐腐蚀性 |
| 锰 (Mn) | 0.15 - 0.5 | 中和铁, 改善耐腐蚀性 |
| 硅 (和) | ≤ 0.10 | 限制减少脆性 |
| 铜 (铜) | ≤ 0.030 | 杂质 - 必须限制以避免腐蚀 |
| 镍 (在) | ≤ 0.002 | 杂质 - 对耐腐蚀有害 |
| 铁 (铁) | ≤ 0.005 | 必须最小化以保持腐蚀性能 |
3. AZ91D镁合金的物理特性
| 性能特性 | 典型的价值 | 笔记 |
| 密度 | 〜1.81 g/cm³ | 比铝轻35％, 比钢轻78％ |
| 融化范围 | 595–640°C | 允许有效的铸造良好的流动性 |
| 导热率 | 〜72 W/m·k | 低于纯镁，但适合散热器 |
| 电导率 | 〜6.8 ms/m | 低于铝; 不理想的是导电组件 |
| 热膨胀系数 | 〜26 x10⁻⁶ /°C | 高于钢; 必须在多物质关节中考虑 |
| 比热 | 〜1.05 j/g·k | 略高于铝 |
| 阻尼能力 | 高的 | 卓越振动吸收 - 降低NVH的理想 |
4. AZ91D镁合金的机械性能
AZ91D镁合金被广泛认为是结构上功能最强的铸镁合金, 提供平衡的力量概况, 刚性, 和可铸性.
虽然它不符合某些锻造铝合金的强度, 它为轻型应用提供出色的机械性能, 尤其是在大批量中, 净形铸造环境.
典型的机械性能 (铸造条件)
| 性能特性 | 典型的价值 | 评论 |
| 最终的拉伸强度 | 230 MPA (33 KSI) | 足以适合许多结构组件 |
| 屈服强度 (0.2% 抵消) | 160 MPA (23 KSI) | 适合轻巧的承重应用 |
| 断裂伸长率 | 3% - 7% | 中度延展性; 对冷却速率和铸造质量敏感 |
| Brinell硬度 | 63 - 70 HB | 比大多数铝合金柔软; 足以使适度耐磨性 |
| 弹性模量 | 〜45 GPA | 〜铝刚度的70％; 应在容易振动的用途中考虑 |
| 疲劳强度 (10⁷周期) | 〜105 MPA | 在循环载荷下稳定; 取决于表面状况和缺陷 |
| 剪切力 | 〜145 MPA | 在扭转和紧固件应用中很重要 |
5. AZ91D镁合金的耐腐蚀性
AZ91D有 中等腐蚀性, 通过表面处理可以显着改善.
存在 β相, 富含铝, 在晶界形成电阵容夫妇, 可以变成腐蚀启动站点, 特别是在盐水或潮湿环境中.
常见保护方法包括:
在合金中的最新进展（例如钙或稀土元素的少量添加）已显示出通过降低β期连续性和精炼晶粒结构来增强耐腐蚀性的作用.
6. 铸件 & AZ91D镁合金的制造考虑
AZ91D是高压模具中使用最广泛的镁合金 (HPDC) 由于其特殊性, 维稳定性, 和出色的表面饰面.
铸造特征
出色的流动性
与许多镁和铝合金相比，镁合金AZ91D具有优异的流动性.
这使其可以轻松填充薄壁和复杂的模具, 对于电子外壳等零件来说，这是必不可少的, 仪表群, 和传输案例.
热撕裂的趋势低
多亏了优化的铝含量 (〜9％), AZ91D在凝固过程中保持较低的热破裂风险. 这使高融合铸件具有更少的内部缺陷.
HPDC中的精细微观结构
高压铸造 导致快速固化 (〜10⁴K/s), 产生细粒度的微观结构，以提高强度和表面饰面.
然而, 如果无法很好地控制，它可能会捕获一些孔隙度或氧化物夹杂物.
首选制造过程: 高压铸造 (HPDC)
- 周期时间效率: 典型的周期时间范围从 30 到 90 秒, 支持群众生产.
- 近网状能力: 由于公差紧密和出色的霉菌复制，需要最小的加工.
- 高维稳定性: 适合需要精确拟合的组件, 例如变速箱和支架.
其他不常见的AZ91D铸造方法:
- 重力铸造 (对于较低的体积)
- thixomolding (半固体加工具有改善的机械性能和较小的孔隙率)
- 沙子铸造 (由于低压环境中流动性差而不理想)
加工和后处理
可加工性
镁合金AZ91D具有适度的可加工性. 它的低切割力和出色的芯片形成是优势.
然而, 合金相对较低的硬度和高化学反应性，如果无法正确管理.
关键建议:
- 使用锋利, 涂层碳化物工具.
- 施加水溶性切割液以防止氧化并改善饰面.
- 避免由于芯片点火风险而导致干加工 (虽然镁的易燃性不如经常假设).
加入 & 焊接挑战
由于形成稳定的表面氧化物和合金有限的固体溶解度范围，焊接AZ91D很难.
- 融合焊接 (tig/我) 是 不建议 没有特殊的屏蔽和预洗.
- 固态加入技术 喜欢 摩擦搅拌焊接 或者 机械固化 更有效.
- 粘合键合 也用于具有不同材料的电子和汽车零件.
7. AZ91D镁合金的应用
AZ91D是世界上使用最广泛的镁铸造合金之一, 主要是由于其出色的强度与重量比, 卓越的可铸性, 和良好的表面饰面.
这些属性使其非常适合多个行业的轻质结构和半结构应用.
汽车行业
镁合金AZ91D在减轻车辆重量和提高燃油效率方面起着至关重要的作用.
它在电动和混合动力汽车中的使用大大扩展, 质量节省直接影响范围和性能的地方.
典型的汽车组件:
- 传输案例 和 齿轮外壳
- 转向轮 和 转向柱
- 发动机支架 和 坐骑
- 仪表板 和 仪表板结构
- 离合器外壳, 踏板支架, 和 镜支架
消费电子产品
由于其优异的表面质量, 薄壁可可的性能, 和电磁屏蔽特性, AZ91D广泛用于高端电子设备.
关键应用程序:
- 笔记本电脑底盘 和 平板电脑框架
- 手机外壳
- 数码相机的身体
- 硬盘驱动器外壳
- 扬声器框架
它散发热量和刚性的能力使其特别适合紧凑, 高性能设备.
航空航天和航空
由于严格的安全法规，虽然镁合金在航空航天中更保守, AZ91D镁合金仍然可以在低负载中使用, 非关键结构和内部应用.
常见组件:
- 机舱和座舱外壳
- 电子外壳 和 传感器盖
- 座椅框架结构
- 内部面板支架
它的燃烧潜力 (进行适当的治疗) 大量减少功能对未来的飞机舱设计和无人机都有吸引力.
医疗和体育设备
由于其生物相容性和高阻尼能力, AZ91D越来越多地用于医疗和运动器材领域.
应用领域:
- 骨科牙套 和 假肢框架
- 自行车框架 和 齿轮外壳
- 高尔夫俱乐部头, 网球球拍框架
- 轮椅组件
它吸收振动的能力使其非常适合需要精确和舒适的运动器材.
工业设备 & 电动工具
镁的低密度, 力量, 耐用性使AZ91D适用于高性能的工业工具和外壳.
例子:
- 电动工具外壳 (例如。, 演习, 锯)
- 便携式发电机框架
- 泵和压缩机外壳
- 手持仪器套管
8. AZ91D镁合金的优势
- 高强度重量比: 以最小的质量提供强大的性能
- 卓越的可铸性: 复杂的理想选择, 薄壁组件
- 良好的阻尼能力: 减少敏感组件的振动
- 回收: 镁比铝或钢需要更少的回收能量
- 改善表面外观: 可以通过抛光或涂层实现
- 热和电磁屏蔽
- 动态加载中可靠的维稳定性
9. 局限性和挑战
- 对电腐蚀的敏感性, 特别是当与不同的金属耦合时
- 有限的延展性, 使其不适合关键影响零件
- 可焊性问题, 需要特殊的屏蔽和通量
- 杂质灵敏度: 痕量铁, 铜, 或高于阈值水平的镍会严重降低耐腐蚀性
- 海洋或化学侵略性环境的性能差 没有其他保护
10. AZ91D的国际同等成绩
| 标准系统 | 等级名称 | UNS编号 | 笔记 |
| ASTM (美国) | AZ91D | M11917 | 根据ASTM B93/B93M - 最常见的模拟合金 |
| ISO (全球的) | M10910 | - | ISO 16220 镁合金指定 |
| 在 (欧洲) | 一毫升9zn1 (在 1753) | - | 等效化学和机械性能 |
| 他是 (日本) | Jis H 5202 AZ91D | - | 日本工业标准模具镁 |
| GB (中国) | GB/t 5153 AZ91D | - | 中国等效规范 |
11. 与其他镁合金进行比较
AZ91D通常被认为是镁模具合金中的基准.
然而, 工程轻量组件时, 必须将AZ91D与其他常见镁和铝合金进行比较，以确定最适合特定应用需求.
| 性能特性 / 合金 | AZ91D | AM60 | AZ31 | 铝 6061 |
| 合金类型 | 压铸镁 | 压铸镁 | 镁镁 | 锻炼铝 |
| 主要合金元素 | 〜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 |
| 抗拉强度 (MPA) | 〜230 | 〜220 | 〜250 | 275–310 |
| 屈服强度 (MPA) | 〜160 | 〜130 | 〜160 | 240 |
| 伸长 (%) | 3–7 | 7–10 | 10–20 | 10–17 |
| 硬度 (布里尔) | 63–70 | 〜60 | 〜55 | 〜95 |
| 可铸性/可延长性 | 出色的 (压铸) | 非常好 (压铸) | 良好 (挤压, 滚动) | 出色的 (锻) |
| 耐腐蚀性 | 一般 (涂层) | 一般 | 中度到良好 | 出色的 |
| 可焊性 | 贫穷的 | 贫穷的 | 良好 | 出色的 |
| 用例 | 结构性压铸零件 | 抗冲击力的汽车零件 | 床单, 管, 挤压 | 帧, 飞机, 机械 |
| 关键优势 | 高强度重量 | 高延展性, 韧性 | 良好的形成性, 可焊性 | 高力量, 腐蚀res. |
| 关键限制 | 低延展性, 可焊性 | 强度略低 | 不适合死亡铸造 | 更重, 更高的能源成本 |
12. 未来趋势和R&D指示
几个r&D趋势旨在扩大镁合金AZ91D的功能:
- 高级涂料: 纳米结构阳极氧化和微弧氧化涂层可改善磨损和腐蚀性
- 稀土添加: 结合YTTrium等元素, 铈, 霓虹灯提高了蠕变的耐药性和热稳定性
- 杂化复合材料: 增强镁基质复合材料 (MMCS) 增强航空航天和防御的强度和刚度
- 采用EV: 用于电池外壳, 汽车外壳, 和结构框架以减轻体重和扩展驱动范围
13. 结论
AZ91D镁合金仍然是轻量级工程的基石, 提供卓越性的优势组合, 中等机械强度, 和可接受的耐腐蚀性.
随着行业继续朝着效率和环境责任推动, 镁合金AZ91D的角色有望增长, 特别是与尖端涂料和合金修饰结合在一起时.
Langhe的定制铸造解决方案
Langhe行业 专门提供针对您的确切项目需求量身定制的高精度铸造服务.
具有铝的广泛专业知识, 锌, 和镁合金模具铸造, 我们为汽车等行业提供全面的OEM和ODM制造解决方案, 电子产品, 工业设备, 和消费产品.
我们提供的:
在 兰格, 我们将高级设备与严格的质量控制相结合，以确保每个组件都满足您的性能和可靠性期望.
从概念到最终产品, 我们是您在铸造制造业中值得信赖的合作伙伴.
常见问题解答
AZ91D适合海洋应用?
不, 除非大涂层. 其海水中的腐蚀速率超过 0.5 毫米/年 - 使用 316 不锈钢代替海洋环境.
可以焊接AZ91D吗?
是的, 但是很难. 激光或带有氩气屏蔽的激光焊接是可能的，但需要专业知识; 对于成本效益而言，机械固定是优选的.
AZ91D与铝的比较如何 6061?
镁合金AZ91D 是 35% 较轻但具有较低的拉伸强度和较高的腐蚀速率. 它在重量关键应用中擅长 (例如。, 电子产品) 6061的额外力量是不必要的.
是AZ91D合金环保的?
是的. 这是 95% 可回收, 发出生产 50% 比铝不多， 80% 小于钢 (世界镁协会).
哪些行业从使用AZ91D中受益最大?
汽车 (减轻体重), 电子产品 (可移植性), 和航空航天 (燃油效率) - 轻巧的工厂可以驱动性能和节省成本.
