Avec l’application généralisée des alliages de magnésium dans la construction automobile et dans d’autres domaines, leur technologie de moulage sous pression est confrontée à de nombreux défis. Bien que les méthodes traditionnelles de moulage sous pression puissent répondre à certains besoins de production, des problèmes tels que la porosité et la déformation limitent les performances et la gamme d'applications des moulages sous pression en alliage de magnésium. Pour surmonter ces lacunes, les chercheurs ont continuellement exploré de nouvelles technologies de moulage sous pression au cours des 20 dernières années, telles que le moulage sous pression rempli d'oxygène-, le moulage sous pression rhéologique ou thixotropique de métaux semi-solides, le moulage sous pression et le moulage sous vide. Ces nouvelles technologies ont amélioré dans une certaine mesure la qualité intrinsèque et les propriétés mécaniques des pièces moulées sous pression en alliage de magnésium, élargissant ainsi leurs domaines d’application. Parmi eux, la technologie de moulage sous pression sous vide a obtenu des résultats significatifs dans l'élimination de la porosité et la dissolution des gaz, et a été appliquée avec succès aux machines de moulage sous pression à chambre froide et aux machines de moulage sous pression à chambre chaude pour produire des moyeux de roue et des pièces de volant automobiles en alliage de magnésium de hautes performances.
Le moulage sous pression rempli d'oxygène-, également connu sous le nom de moulage sous pression non-poreux, est une technologie innovante de moulage sous pression. Avant que le métal en fusion ne remplisse la cavité du moule, il remplace l'air existant en injectant de l'oxygène ou d'autres gaz réactifs dans la cavité. Pendant le processus de remplissage du métal fondu, ces gaz actifs réagissent avec le métal fondu pour générer de minuscules particules d'oxyde métallique. Ces particules sont réparties uniformément dans tout le moulage sous pression, éliminant ainsi efficacement les gaz présents dans le moulage sous pression. Cette technologie permet de renforcer le moulage sous pression par traitement thermique, améliorant ainsi ses propriétés mécaniques. Japan Light Metals Co., Ltd. a appliqué avec succès cette technologie pour produire un support de tête magnétique intégré en alliage de magnésium AZ91, réduisant considérablement le poids du support et apportant des avantages économiques significatifs. En outre, l'entreprise a également produit en masse des roues de voiture et de moto en alliage de magnésium AM60, qui sont 15 % plus légères que les roues en aluminium. Il convient de mentionner qu'après le renforcement du traitement thermique, les propriétés mécaniques des pièces moulées sous pression remplies d'oxygène -en alliage de magnésium sont non seulement supérieures aux pièces moulées sous pression ordinaires et aux pièces moulées par gravité, mais les pièces moulées sous pression en alliage de magnésium ordinaires sont également sujettes à la déformation pendant le traitement thermique, ce qui rend impossible les tests de propriétés mécaniques. Il s'agit d'un avantage majeur du moulage sous pression rempli d'oxygène-.
La technologie de moulage sous pression rhéologique semi--solide présente de nombreux avantages, notamment un processus de remplissage fluide sans éclaboussures de métal, une perte minimale par oxydation du métal fondu, des économies d'énergie et une protection de l'environnement, un fonctionnement sûr et la capacité de réduire efficacement les défauts de porosité au sein de la pièce moulée. Lorsque l'alliage de magnésium AZ91D avec une fraction solide de 40 %-50 % est semi-coulé rhéologiquement sous pression-sur une machine de moulage sous pression à chambre froide-, les défauts de porosité peuvent être éliminés avec succès, ce qui entraîne une résistance à la traction élevée de 140-200 MPa. Il convient de mentionner que Dow Chemical aux États-Unis a commercialisé avec succès la méthode de moulage sous pression semi-solide-pour les alliages de magnésium et a obtenu trois brevets de base. Leur équipement de moulage sous pression semi-solide-de deuxième-génération, lancé en 1991, a adopté de manière innovante un mécanisme d'injection en spirale avec un dispositif de chauffage électrique, tout en conservant un mécanisme de verrouillage similaire à celui des machines de moulage sous pression ordinaires-. Grâce à ce mécanisme, l'alliage de magnésium granulaire est efficacement transporté en spirale vers une zone de chauffage protégée par l'argon-à température contrôlée-, où il est chauffé et cisaillé avec précision jusqu'à un état semi-solide à des températures allant jusqu'à 580 degrés, avant d'entrer dans la zone d'injection à grande vitesse. La vitesse d'injection est d'environ 318 m/s, la pression dans la cavité est maintenue entre 34 et 41 MPa et peut même atteindre un maximum de 136 MPa, le cycle complet ne prenant que 20 secondes. Par rapport à la porosité moyenne élevée de 215 % à 310 % dans les pièces moulées sous pression conventionnelles, les pièces moulées sous pression semi-solides présentent une porosité nettement inférieure, allant de seulement 14 % à 118 %.
De plus, cette technologie réduit efficacement le retrait dans le moule, permettant même à certaines pièces moulées d'utiliser un angle de dépouille nul, réduisant ainsi considérablement la résistance au démoulage et améliorant la précision dimensionnelle. Actuellement, les pièces moulées sous pression semi--solides en alliage de magnésium produites avec succès comprennent des couvercles de carter de transmission automobile et des carters d'allumage, tous fabriqués à partir de l'alliage AZ91D.
De plus, les matériaux composites à base d'alliage de magnésium-, tels que les composites renforcés de particules de carbure de silicium-, ont fait l'objet d'années de recherche et de développement. Bien qu'elles ne soient pas encore pleinement applicables commercialement dans le domaine du moulage sous pression, des pièces moulées telles que des roues à aubes, des manivelles de vélo et des chemises de cylindre d'automobile ont été fabriquées avec succès à l'aide de méthodes de moulage en sable et de moulage de précision. Une autre tendance consiste à combiner ces matériaux composites avec la technologie de moulage semi--solide pour étendre davantage leurs applications dans le moulage sous pression et le moulage par compression.
Actuellement, de nombreuses études expérimentales ont été menées à l'échelle mondiale sur la relation entre les paramètres du processus et les propriétés mécaniques des alliages de magnésium moulés sous pression. Cependant, les recherches sur l'impact des processus de moulage sous pression sur la microstructure restent relativement rares. Par conséquent, l'exploration approfondie de l'influence quantitative des processus de moulage sous pression sur la microstructure et les propriétés des alliages de magnésium, et sur cette base, la prédiction des performances des pièces formées en alliage de magnésium, est sans aucun doute un effort de recherche fondamental avec un grand potentiel et une grande valeur d'application pratique.
