Quelles sont les qualités d'alliage couramment utilisées pour les pièces moulées en alliage de magnésium? Quelles sont les caractéristiques de performance des AZ91D et AM60B?

Grades et classifications courantes des pièces moulées en alliage de magnésium
Les pièces moulées en alliage de magnésium peuvent être divisées en séries Mg-Al-Zn (série AZ), séries Mg-Al-Mn (série AM), séries Mg-Zn-Ca (série ZC), séries Mg-Re-Zr (alliages de magnésium à terres rares, tels que la série WE) selon le système d'éléments d'alliage. Voici les grades les plus couramment utilisés et leurs caractéristiques de performance dans l'industrie :

1. Série Mg-Al-Zn (série AZ)
Caractéristiques : Contient des éléments d'aluminium (Al) et de zinc (Zn), d'excellentes performances de coulée, une résistance et une résistance à la corrosion équilibrées, et constitue le système de coulée d'alliage de magnésium le plus couramment utilisé.
1. AZ91D
Composition : Al 8,5~9,5 %, Zn 0,45~0,9 %, Mn ≥0,17 %, le reste étant du Mg.
Caractéristiques de performance :
Haut résistance : la résistance à la traction peut atteindre 200~220 MPa, la limite d'élasticité est d'environ 100 MPa, adaptée aux pièces structurelles à charges moyennes.
Bonne résistance à la corrosion : en raison de la teneur élevée en Al, un film d'oxyde dense d'Al₂O₃ est facilement formé à la surface, et la résistance au brouillard salin est meilleure que celle du magnésium pur (environ 100~200 heures), mais un traitement de surface est toujours nécessaire pour améliorer la protection.
Processus de coulée : excellente fluidité, adaptée aux pièces complexes à parois minces (l'épaisseur minimale de paroi peut atteindre 1,5 mm), largement utilisée dans la coulée en sable, la coulée en moule métallique et le moulage sous pression à haute pression.
Applications typiques : carter de boîte de vitesses automobile, support de colonne de direction, cylindre de moteur de moto, boîtier d'outil électrique.
2. AZ31B
Composition : Al 2,5~3,5 %, Zn 0,6~1,4 %, Mn ≥0,2 %, le reste étant du Mg.
Caractéristiques de performance :
Moyenne résistance : résistance à la traction d'environ 170 MPa, bonne plasticité (allongement 8~12 %), adaptée aux pièces nécessitant une certaine ténacité.
Excellente soudabilité : peut être assemblé par soudage TIG et MIG, souvent utilisé pour les pièces structurelles nécessitant un post-traitement ou un assemblage.
Faible résistance à la corrosion : la teneur en Al est faible et un traitement de surface (tel que l'anodisation) est nécessaire pour la protection.
Applications typiques : cadres de vélo, cadres intermédiaires de produits 3C, supports d'appareils médicaux.

2. Série Mg-Al-Mn (série AM)
Caractéristiques : Contient de l'aluminium (Al) et du manganèse (Mn), pas d'élément Zn, meilleure résistance à la corrosion et soudabilité que la série AZ, plasticité plus élevée.
1. AM60B
Composition : Al 5,6~6,4 %, Mn ≥0,28 %, le reste étant du Mg (pas de Zn).
Caractéristiques de performance :
Haut ténacité et résistance aux chocs : l'allongement peut atteindre 8~10 %, la résistance à la traction est d'environ 180 MPa, la limite d'élasticité est d'environ 85 MPa, adaptée aux scènes avec des charges dynamiques ou des impacts.
Excellente résistance à la corrosion : comme le Mn forme des composés à haut point de fusion (tels que MnFe₂Al₈) avec des impuretés telles que Fe et Ni, la tendance à la corrosion intergranulaire est réduite, et la résistance au brouillard salin est environ 30 % supérieure à celle de l'AZ91D (environ 150~250 heures).
Processus de coulée : la fluidité est légèrement inférieure à celle de l'AZ91D, mais la tendance à la fissuration à chaud est faible. Il convient à la coulée en sable et à la coulée en métal. Le moulage sous pression à haute pression n'est pas recommandé (facile à coller au moule).
Applications typiques : roues automobiles, boîtiers d'airbag, fixations de ski et intérieurs aérospatiaux.
2. AM50A
Composition : Al 4,5~5,3 %, Mn ≥0,28 %, le reste étant du Mg.
Caractéristiques de performance :
Plus faible teneur en Al : la plasticité est encore améliorée (l'allongement peut atteindre 12 %), mais la résistance est légèrement réduite (la résistance à la traction est d'environ 160 MPa).
Excellente soudabilité et résistance à la corrosion : adapté aux scènes nécessitant des soudures fréquentes ou un contact avec des milieux corrosifs (tels que la quincaillerie de salle de bain, les accessoires d'équipement marin).
Applications typiques : pièces structurelles soudables, pièces de vanne résistantes à la corrosion.

3. Autres grades d'alliages couramment utilisés
1. Système Mg-Zn-Ca (ZC63)
Composition : Zn 5,5~6,5 %, Ca 2,5~3,5 %, le reste étant du Mg.
Caractéristiques de performance :
Excellentes performances à haute température : le taux de rétention de la résistance à la traction à 150~200℃ est supérieur à 70 %, ce qui est meilleur que les séries AZ/AM.
Biocompatibilité : l'élément Ca lui confère des propriétés dégradables et il est utilisé dans le domaine médical (tels que les clous osseux résorbables).
Applications typiques : pièces de moteur résistantes à la chaleur, implants biomédicaux.
2. Alliage de magnésium à terres rares (WE43, WE54)
Composition : Contient des éléments de terres rares (tels que Y, Nd) et du Zr, par exemple le WE43 contient Y 2,9~3,5 %, Nd 0,4~1,0 %, Zr 0,4~1,0 %.
Caractéristiques de performance :
Ultra-haute résistance à la chaleur : la résistance à la traction peut atteindre 180 MPa à 250℃, et il a une excellente résistance à l'oxydation et est utilisé pour les pièces de moteurs aérospatiaux.
Forte résistance au fluage : il n'est pas facile de se déformer sous haute température et haute pression, et convient aux boîtiers de turbocompresseur et aux compartiments de missiles.
Applications typiques : carters de moteurs d'avion, pièces structurelles de vaisseaux spatiaux.
Logique de sélection :
Si une haute résistance + une haute précision de coulée (telles que des pièces complexes à parois minces) sont requises, sélectionnez l'AZ91D, mais un traitement de surface correspondant (tel que la galvanoplastie ou l'oxydation micro-arc) est nécessaire pour améliorer la résistance à la corrosion.
Si vous avez besoin de résistance aux chocs + résistance à la corrosion + soudabilité (telles que des charges dynamiques ou des pièces nécessitant un post-traitement), choisissez l'AM60B, qui convient aux pièces moyennes et grandes de coulée en sable.
Résumé
La sélection des grades de coulée d'alliage de magnésium doit se concentrer sur les cinq dimensions clés que sont la résistance, la ténacité, la résistance à la corrosion, la température de fonctionnement et le processus de coulée. L'AZ91D et l'AM60B, en tant que grades commerciaux les plus courants, dominent respectivement les scénarios de "coulée à haute résistance" et de "résistance à la corrosion à haute ténacité", tandis que les alliages de magnésium à terres rares, la série Zn-Ca, etc. jouent un rôle irremplaçable dans des domaines spéciaux (tels que les hautes températures et le traitement médical). Avec la demande croissante de légèreté dans des industries telles que les nouveaux véhicules énergétiques et l'aérospatiale, les pièces moulées en alliage de magnésium haute performance et leurs systèmes d'alliages continueront d'évoluer et de s'améliorer.