انواع آلیاژ های رایج برای کاسه های آلیاژ منیزیم چیست؟ ویژگی های عملکرد AZ91D و AM60B چیست؟

درجات و طبقات سبائك المغنيسيوم ریختگی رایج
ریختگی‌های آلیاژ منیزیم را می‌توان بر اساس سیستم عناصر آلیاژی به سری‌های Mg-Al-Zn (سری AZ)، سری Mg-Al-Mn (سری AM)، سری Mg-Zn-Ca (سری ZC) و سری Mg-Re-Zr (آلیاژهای منیزیم خاکی کمیاب، مانند سری WE) تقسیم کرد. در زیر رایج‌ترین گریدها و ویژگی‌های عملکردی آنها در صنعت آورده شده است:

1. سری Mg-Al-Zn (سری AZ)
ویژگی‌ها: حاوی عناصر آلومینیوم (Al) و روی (Zn)، عملکرد ریخته‌گری عالی، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی متعادل، و رایج‌ترین سیستم ریخته‌گری آلیاژ منیزیم است.
1. AZ91D
ترکیب: Al 8.5~9.5%، Zn 0.45~0.9%، Mn ≥0.17%، و مابقی Mg.
ویژگی‌های عملکردی:
استحکام بالا: استحکام کششی می‌تواند به 200~220 مگاپاسکال برسد، استحکام تسلیم حدود 100 مگاپاسکال است، مناسب برای قطعات سازه‌ای با بارهای متوسط.
مقاومت در برابر خوردگی خوب: به دلیل محتوای بالای Al، یک لایه اکسید متراکم Al₂O₃ به راحتی روی سطح تشکیل می‌شود و مقاومت در برابر اسپری نمک بهتر از منیزیم خالص است (حدود 100 تا 200 ساعت)، اما هنوز هم برای بهبود حفاظت به عملیات سطحی نیاز است.
قابلیت پردازش ریخته‌گری: سیالیت عالی، مناسب برای قطعات پیچیده با دیواره نازک (حداقل ضخامت دیواره می‌تواند تا 1.5 میلی‌متر باشد)، به طور گسترده در ریخته‌گری ماسه‌ای، ریخته‌گری قالب فلزی و ریخته‌گری دایکست فشار بالا استفاده می‌شود.
کاربردهای معمول: پوسته گیربکس خودرو، براکت ستون فرمان، سیلندر موتور موتورسیکلت، پوسته ابزار برقی.
2. AZ31B
ترکیب: Al 2.5~3.5%، Zn 0.6~1.4%، Mn ≥0.2%، مابقی Mg.
ویژگی‌های عملکردی:
استحکام متوسط: استحکام کششی حدود 170 مگاپاسکال، انعطاف‌پذیری خوب (ازدیاد طول 8~12%)، مناسب برای قطعاتی که به چقرمگی خاصی نیاز دارند.
قابلیت جوشکاری عالی: می‌تواند با جوشکاری TIG و MIG متصل شود، اغلب برای قطعات سازه‌ای که نیاز به پردازش یا مونتاژ پس از ساخت دارند استفاده می‌شود.
مقاومت در برابر خوردگی ضعیف: محتوای Al کم است و برای حفاظت به عملیات سطحی (مانند آندایزینگ) نیاز دارد.
کاربردهای معمول: فریم دوچرخه، فریم‌های میانی محصولات 3C، براکت‌های دستگاه پزشکی.

2. سری Mg-Al-Mn (سری AM)
ویژگی‌ها: حاوی آلومینیوم (Al) و منگنز (Mn)، بدون عنصر Zn، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری بهتر از سری AZ، انعطاف‌پذیری بالاتر.
1. AM60B
ترکیب: Al 5.6~6.4%، Mn ≥0.28%، مابقی Mg (بدون Zn).
ویژگی‌های عملکردی:
چقرمگی و مقاومت ضربه بالا: ازدیاد طول می‌تواند به 8~10% برسد، استحکام کششی حدود 180 مگاپاسکال، استحکام تسلیم حدود 85 مگاپاسکال، مناسب برای صحنه‌هایی با بارهای دینامیکی یا ضربه.
مقاومت در برابر خوردگی عالی: از آنجایی که Mn با ناخالصی‌هایی مانند Fe و Ni ترکیبات با نقطه ذوب بالا (مانند MnFe₂Al₈) تشکیل می‌دهد، تمایل به خوردگی بین دانه‌ای کاهش می‌یابد و مقاومت در برابر اسپری نمک حدود 30% بیشتر از AZ91D است (حدود 150 تا 250 ساعت).
قابلیت پردازش ریخته‌گری: سیالیت کمی کمتر از AZ91D است، اما تمایل به ترک خوردگی داغ کم است. مناسب برای ریخته‌گری ماسه‌ای و ریخته‌گری فلزی. ریخته‌گری دایکست فشار بالا توصیه نمی‌شود (به راحتی به قالب می‌چسبد).
کاربردهای معمول: چرخ‌های خودرو، پوسته کیسه هوا، بست‌های اسکی، و قطعات داخلی هوافضا.
2. AM50A
ترکیب: Al 4.5~5.3%، Mn ≥0.28%، و مابقی Mg.
ویژگی‌های عملکردی:
محتوای آلومینیوم کمتر: انعطاف‌پذیری بیشتر بهبود یافته است (ازدیاد طول می‌تواند به 12% برسد)، اما استحکام کمی کاهش یافته است (استحکام کششی حدود 160 مگاپاسکال).
قابلیت جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی عالی: مناسب برای صحنه‌هایی که نیاز به جوشکاری مکرر یا تماس با محیط‌های خورنده دارند (مانند سخت‌افزار حمام، لوازم جانبی تجهیزات دریایی).
کاربردهای معمول: قطعات سازه‌ای قابل جوشکاری، قطعات شیر مقاوم در برابر خوردگی.

3. گریدها و آلیاژهای رایج دیگر
1. سیستم Mg-Zn-Ca (ZC63)
ترکیب: Zn 5.5~6.5%، Ca 2.5~3.5%، مابقی Mg.
ویژگی‌های عملکردی:
عملکرد برجسته در دمای بالا: نرخ حفظ استحکام کششی در دمای 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد بیش از 70% است که بهتر از سری‌های AZ/AM است.
سازگاری زیستی: عنصر Ca به آن خواص قابل تجزیه می‌دهد و در زمینه پزشکی استفاده می‌شود (مانند میخ‌های استخوانی قابل جذب).
کاربردهای معمول: قطعات مقاوم در برابر حرارت موتور، ایمپلنت‌های زیست پزشکی.
2. آلیاژ منیزیم خاکی کمیاب (WE43، WE54)
ترکیب: حاوی عناصر خاکی کمیاب (مانند Y، Nd) و Zr، مانند WE43 حاوی Y 2.9~3.5%، Nd 0.4~1.0%، Zr 0.4~1.0%.
ویژگی‌های عملکردی:
مقاومت حرارتی فوق‌العاده بالا: استحکام کششی در دمای 250 درجه سانتی‌گراد به 180 مگاپاسکال می‌رسد و مقاومت اکسیداسیون عالی دارد و برای قطعات موتور هوافضا استفاده می‌شود.
مقاومت خزش قوی: تغییر شکل در دمای بالا و فشار بالا آسان نیست و برای پوسته توربوشارژر و محفظه‌های موشک مناسب است.
کاربردهای معمول: پوسته موتور هواپیما، قطعات سازه‌ای فضاپیما.
منطق انتخاب:
اگر به دقت ریخته‌گری بالا + استحکام بالا (مانند قطعات دیواره نازک پیچیده) نیاز دارید، AZ91D را انتخاب کنید، اما برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی به عملیات سطحی مناسب (مانند آبکاری یا اکسیداسیون میکرو آرک) نیاز است.
اگر به مقاومت ضربه + مقاومت در برابر خوردگی + قابلیت جوشکاری (مانند بارهای دینامیکی یا قطعاتی که نیاز به پردازش بعدی دارند) نیاز دارید، AM60B را انتخاب کنید که برای قطعات متوسط و بزرگ ریخته‌گری ماسه‌ای مناسب است.
خلاصه
انتخاب گرید ریخته‌گری آلیاژ منیزیم باید بر پنج بعد اصلی استحکام، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی، دمای عملیاتی و فرآیند ریخته‌گری تمرکز کند. AZ91D و AM60B، به عنوان رایج‌ترین گریدهای تجاری، به ترتیب بر سناریوهای "ریخته‌گری با استحکام بالا" و "مقاومت در برابر خوردگی با چقرمگی بالا" تسلط دارند، در حالی که آلیاژهای منیزیم خاکی کمیاب، سری Zn-Ca و غیره نقش غیرقابل جایگزینی در زمینه‌های خاص (مانند دمای بالا و پزشکی) ایفا می‌کنند. با افزایش تقاضا برای سبک‌سازی در صنایعی مانند خودروهای انرژی جدید و هوافضا، ریخته‌گری‌های آلیاژ منیزیم با کارایی بالا و سیستم‌های آلیاژی آنها به طور مداوم تکرار و ارتقا خواهند یافت.