美國和澳大利亞的研究人員一直在尋求一種適合于大批量生產(chǎn)復雜發(fā)動機缸體的鎂合金,它既可采用砂模鑄造成形,也可采用永久模壓鑄成形。
澳大利亞的Advanced Magnesium公司于1998年開始與VAW公司合作,共同開發(fā)一種合適的合金和砂模鑄造成形技術(shù)。隨后,奧地利的一家發(fā)動機設(shè)計公司——AVL公司也加入了此項工作,設(shè)計一種示范性的鎂合金發(fā)動機。AMC公司擁有MEZ合金(Magnesium Electron公司的一種含稀土的鎂合金)的生產(chǎn)許可證,與另一家研究合作伙伴——CAST(美國Wayne大學科學技術(shù)應用中心)一起研究開發(fā)出了AM-SC1合金,它可以滿足AVL 公司用砂模鑄造發(fā)動機缸體的要求。 該鎂合金在中國的代理商為上海艾荔艾金屬材料有限公司。
AM-SC1是一種高溫抗蠕變的專利合金,用于鑄造汽車的動力系統(tǒng)元件。因為砂模鑄件與高壓鑄件相比具有更高的密度,可用于加工生產(chǎn)更復雜的零件,因此更適合于批量生產(chǎn)。合金成份以及熱處理可進一步優(yōu)化AM-SC1的性能并可節(jié)約費用,其蠕變載荷和螺栓負荷經(jīng)過精心計算,可與典型的鋁合金A380和A319相匹配。AM-SC1的機械性能非常符合工程師對合金的要求,只是在溫度從20℃提高到177℃過程中,抗拉屈服強度略微下降了0.2%,但其壓縮屈服強度不變。
報告顯示,在T6條件下,AM-SC1合金高溫抗拉蠕變強度優(yōu)于為汽車應用而開發(fā)的大部分鎂合金。在某些動力系統(tǒng)領(lǐng)域的溫度條件下(150~170℃),其抗拉蠕變強度略優(yōu)于砂模鑄件A319和高溫壓鑄件A380,其螺栓負荷力相同。
在鹽霧條件下,AM-SC1材料表現(xiàn)出了出色的抗腐蝕特性。在通常的水/乙二醇冷卻混合劑中加入一種簡單的化學抑制劑以后,就可防止發(fā)動機缸體內(nèi)冷卻通道的腐蝕。疲勞強度則取決于鑄件的質(zhì)量,而AM-SC1可滿足發(fā)動機設(shè)計的疲勞強度要求。
此外,AM-SC1材料在砂模鑄造成形條件下,具有很精細的顯微結(jié)構(gòu)。通過晶界處相鄰金屬間的相位可使其強度提高,而通過T6熱處理和精細沉淀物的分布可進一步提高晶界之間的強度。
由AVL公司設(shè)計的發(fā)動機已經(jīng)應用AM-SC1材料鑄造出來。2002年10月,名為“AVL Genios LE”的新型發(fā)動機已被安裝在大眾公司Lupo型號的汽車上,在經(jīng)過65000km、歷時2年的道路試驗后,結(jié)果顯示,零件略有損壞。
美國鑄造學會的HI-MAC項目對鎂合金的研發(fā)也做出了很大的貢獻,并正在開發(fā)高密度的鎂合金鑄件、工藝技術(shù)及生產(chǎn)高密度汽車鑄件的工具。這一為期4年、耗資600萬美元的研究項目正在尋求一種質(zhì)量很輕的材料來幫助提高汽車燃油效率,降低尾氣的排放量。最近的一項SCMD(結(jié)構(gòu)鑄造鎂合金開發(fā)計劃)開發(fā)項目顯示,由于鎂合金具有強度高、重量輕的特性,所以對HI-MAC項目來說是一種非常理想的材料。HI-MAC項目將繼續(xù)在SCMD基礎(chǔ)上進行研究,重點是開發(fā)新的生產(chǎn)工藝,將鎂合金生產(chǎn)在現(xiàn)有的低壓永久性模具和擠壓鑄造工藝中加以應用,而這兩種工藝也都應用于鋁合金的鑄造。