Welche Legierungsklassen werden häufig für Magnesiumlegierungsguss verwendet?

Gängige Legierungsbezeichnungen und Klassifizierungen von Magnesiumlegierungs-Gussteilen
Magnesiumlegierungs-Gussteile können nach dem Legierungselementsystem in die Serien Mg-Al-Zn (AZ-Serie), Mg-Al-Mn (AM-Serie), Mg-Zn-Ca (ZC-Serie) und Mg-Re-Zr (seltene Erdmagnesiumlegierungen, wie die WE-Serie) unterteilt werden. Im Folgenden sind die gebräuchlichsten Bezeichnungen und ihre Leistungseigenschaften in der Industrie aufgeführt:

1. Mg-Al-Zn-Serie (AZ-Serie)
Merkmale: Enthält Aluminium (Al) und Zink (Zn), ausgezeichnete Gießbarkeit, ausgewogene Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit und ist das am häufigsten verwendete Magnesiumlegierungs-Gusssystem.
1. AZ91D
Zusammensetzung: Al 8,5~9,5 %, Zn 0,45~0,9 %, Mn ≥0,17 %, der Rest ist Mg.
Leistungseigenschaften:
Hohe Festigkeit: Zugfestigkeit kann 200~220 MPa erreichen, Streckgrenze liegt bei etwa 100 MPa, geeignet für Strukturteile mit mittlerer Belastung.
Gute Korrosionsbeständigkeit: Aufgrund des hohen Al-Gehalts bildet sich leicht eine dichte Al₂O₃-Oxidschicht auf der Oberfläche, und die Salzsprühbeständigkeit ist besser als bei reinem Magnesium (ca. 100~200 Stunden), aber eine Oberflächenbehandlung ist immer noch erforderlich, um den Schutz zu verbessern.
Gießbarkeit: Ausgezeichnete Fließfähigkeit, geeignet für komplexe dünnwandige Teile (minimale Wandstärke bis zu 1,5 mm), weit verbreitet in Sandguss, Kokillenguss und Druckguss.
Typische Anwendungen: Automobil-Getriebegehäuse, Lenkstockhebel, Motorrad-Motorzylinder, Gehäuse für Elektrowerkzeuge.
2. AZ31B
Zusammensetzung: Al 2,5~3,5 %, Zn 0,6~1,4 %, Mn ≥0,2 %, Rest Mg.
Leistungseigenschaften:
Mittlere Festigkeit: Zugfestigkeit von etwa 170 MPa, gute Duktilität (Bruchdehnung 8~12 %), geeignet für Teile, die eine gewisse Zähigkeit erfordern.
Ausgezeichnete Schweißbarkeit: Kann durch WIG- und MIG-Schweißen verbunden werden, oft für Strukturteile verwendet, die eine Nachbearbeitung oder Montage erfordern.
Schwache Korrosionsbeständigkeit: Al-Gehalt ist niedrig, und Oberflächenbehandlung (wie Anodisieren) zum Schutz ist erforderlich.
Typische Anwendungen: Fahrradrahmen, Mittelrahmen für 3C-Produkte, Halterungen für medizinische Geräte.

2. Mg-Al-Mn-Serie (AM-Serie)
Merkmale: Enthält Aluminium (Al) und Mangan (Mn), kein Zn-Element, bessere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit als die AZ-Serie, höhere Duktilität.
1. AM60B
Zusammensetzung: Al 5,6~6,4 %, Mn ≥0,28 %, Rest Mg (kein Zn).
Leistungseigenschaften:
Hohe Zähigkeit und Schlagfestigkeit: Bruchdehnung kann 8~10 % erreichen, Zugfestigkeit liegt bei etwa 180 MPa, Streckgrenze bei etwa 85 MPa, geeignet für Szenarien mit dynamischer Belastung oder Stößen.
Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit: Da Mn hochschmelzende Verbindungen (wie MnFe₂Al₈) mit Verunreinigungen wie Fe und Ni bildet, wird die Tendenz zur interkristallinen Korrosion reduziert, und die Salzsprühbeständigkeit ist etwa 30 % höher als bei AZ91D (ca. 150~250 Stunden).
Gießbarkeit: Die Fließfähigkeit ist etwas geringer als bei AZ91D, aber die Tendenz zu Heißrissen ist gering. Geeignet für Sandguss und Kokillenguss. Druckguss wird nicht empfohlen (haftet leicht an der Form).
Typische Anwendungen: Automobilräder, Airbag-Gehäuse, Skibindungen und Innenausstattung von Luft- und Raumfahrzeugen.
2. AM50A
Zusammensetzung: Al 4,5~5,3 %, Mn ≥0,28 %, Rest Mg.
Leistungseigenschaften:
Niedrigerer Al-Gehalt: Duktilität wird weiter verbessert (Bruchdehnung kann 12 % erreichen), aber die Festigkeit ist leicht reduziert (Zugfestigkeit liegt bei etwa 160 MPa).
Ausgezeichnete Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit: Geeignet für Szenarien, die häufiges Schweißen oder Kontakt mit korrosiven Medien erfordern (z. B. Badezimmerarmaturen, Zubehör für Schiffsausrüstung).
Typische Anwendungen: schweißbare Strukturteile, korrosionsbeständige Ventile.

3. Andere gebräuchliche Legierungsbezeichnungen
1. Mg-Zn-Ca-System (ZC63)
Zusammensetzung: Zn 5,5~6,5 %, Ca 2,5~3,5 %, Rest Mg.
Leistungseigenschaften:
Hervorragende Hochtemperaturleistung: Die Zugfestigkeitsbeibehaltungsrate bei 150~200℃ liegt bei über 70 %, was besser ist als bei der AZ/AM-Serie.
Biokompatibilität: Das Ca-Element verleiht ihm abbaubare Eigenschaften und wird im medizinischen Bereich eingesetzt (z. B. resorbierbare Kniegelenknägel).
Typische Anwendungen: Hitzebeständige Motorteile, biomedizinische Implantate.
2. Seltene Erdmagnesiumlegierung (WE43, WE54)
Zusammensetzung: Enthält Seltenerdelemente (wie Y, Nd) und Zr, z. B. WE43 enthält Y 2,9~3,5 %, Nd 0,4~1,0 %, Zr 0,4~1,0 %.
Leistungseigenschaften:
Ultrahohe Hitzebeständigkeit: Die Zugfestigkeit kann bei 250℃ 180 MPa erreichen, und sie hat eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und wird für Teile von Luft- und Raumfahrtmotoren verwendet.
Starke Kriechbeständigkeit: Sie verformt sich unter hoher Temperatur und hohem Druck nicht leicht und ist für Turboladergehäuse und Raketenkompartimente geeignet.
Typische Anwendungen: Flugzeugmotorgehäuse, Strukturteile von Raumfahrzeugen.
Auswahlkriterien:
Wenn hohe Festigkeit + hohe Gießgenauigkeit (z. B. dünnwandige komplexe Teile) erforderlich ist, wählen Sie AZ91D, aber eine entsprechende Oberflächenbehandlung (wie Galvanik oder Mikrolichtbogenoxidation) ist erforderlich, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
Wenn Schlagfestigkeit + Korrosionsbeständigkeit + Schweißbarkeit (z. B. dynamische Lasten oder Teile, die später bearbeitet werden müssen) benötigt werden, wählen Sie AM60B, das für mittlere und große Teile im Sandguss geeignet ist.
Zusammenfassung
Die Auswahl von Magnesiumlegierungs-Gussbezeichnungen sollte sich auf die fünf Kernabmessungen Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Betriebstemperatur und Gießprozess konzentrieren. AZ91D und AM60B dominieren als die gängigsten kommerziellen Bezeichnungen die Szenarien "hochfeste Gussteile" bzw. "hohe Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit", während Seltenerdmagnesiumlegierungen, Zn-Ca-Serien usw. in Spezialbereichen (wie Hochtemperatur und Medizin) eine unersetzliche Rolle spielen. Mit dem starken Anstieg der Nachfrage nach Leichtbau in Branchen wie neuen Energiefahrzeugen und der Luft- und Raumfahrt werden sich Hochleistungs-Magnesiumlegierungs-Gussteile und ihre Legierungssysteme weiterentwickeln und verbessern.