不燃镁合金,从“螺丝”起步的轻金属结硕果
来源: | 作者:chinacaw | 发布时间: 2016-02-29 | 5880 次浏览 | 分享到:

    2015年4月,一种材料的实用化悄悄拉开了序幕。量产的第1件产品,是看上去普普通通的“螺丝”。而且是结构物使用的螺丝,本身与汽车没有任何关系。然而这颗螺丝,却有可能为汽车的轻量化作出巨大的贡献。

    设在大阪府的丸笑制作所开始生产的这种螺丝,最大的特点是材料使用了不燃镁(Mg)合金(图1)。镁的比重为1.7,不到钢(7.9)的1/4,仅为铝(Al)合金(2.7)的2/3左右,强度除以比重得出的比强度则优秀出众。

图1:2015年4月启动实用化

丸笑制作所开始量产使用KUMADAI不燃镁合金的螺丝。

    重量轻且比强度高的镁合金,已经得到了笔记本电脑和汽车部件等的采用。但却没有成为通用材料,走近人们的身边。在汽车部件领域,虽然有德国宝马为缸体采用镁合金等事例,但在日本国内,镁合金还只是小规模地应用于方向盘的芯棒、发动机ECU(电子控制单元)的外壳、油杯帽等小型部件。

    为什么适合轻量化的镁合金得不到广泛运用?原因在于镁合金存在的难点。其中最大的课题,当属自燃温度低,容易燃烧。镁合金的着火温度一般为550~600℃左右。镁块虽然不会轻易着火,但粉末、切屑等细碎的金属片在遇到火源时容易着火。因此在机械加工中需要多加小心,操作起来非常麻烦。

超过1000℃也不燃烧

    丸笑制作所投入实用的螺丝,解决了镁合金的这个课题。通过使用熊本大学研究生院自然科学研究科工学部教授河村能人开发的“KUMADAI不燃镁合金”,攻克了易燃的难关。熊本大学2011年在校内设立了“熊本大学先进镁国际研究中心”。该中心实施不燃镁合金和耐热镁合金的开发与特性评价、推导不燃/难燃化的原理,并以全面投入实用为目标进行了研发。

不燃镁合金的自燃温度最高为1105℃。比一般的镁合金高500℃以上,比过去的难燃镁合金高250℃以上〔图2(a)〕。不燃镁合金即使从熔炼炉中取出到空气中,也不会像通常的镁合金那样燃烧。使用燃烧器烘烤也不着火,在超过纯镁的熔点(1091℃)后会沸腾而不是燃烧。也就是实现了不燃。因为不会燃烧,所以在熔化和铸造时比较容易操作。

图2:KUMADAI不燃镁合金的特性