鎂合金的種類及應(yīng)用

鎂合金是航空器、航天器和火箭導(dǎo)彈制造工業(yè)中使用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂的重量比鋁輕，比重為1.8，強(qiáng)度也較低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。鎂合金在潮濕空氣中容易氧化和腐蝕，因此零件使用前，表面需要經(jīng)過化學(xué)處理或涂漆。德國首先生產(chǎn)并在飛機(jī)上使用含鋁的鎂合金。鎂合金具有較高的抗振能力，在受沖擊載荷時能吸收較大的能量，還有良好的吸熱性能，因而是制造飛機(jī)輪轂的理想材料。鎂合金在汽油、煤油和潤滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動機(jī)齒輪機(jī)匣、油泵和油管，又因在旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動中產(chǎn)生的慣性力較小而被用來制造搖臂、襟翼、艙門和舵面等活動零件。民用機(jī)和軍用飛機(jī)、尤其是轟炸機(jī)廣泛使用鎂合金制品。例如，B-52轟炸機(jī)的機(jī)身部分就使用了鎂合金板材635公斤，擠壓件90公斤，鑄件超過200公斤。鎂合金也用于導(dǎo)彈和衛(wèi)星上的一些部件，如中國"紅旗"地空導(dǎo)彈的儀表艙、尾艙和發(fā)動機(jī)支架等都使用了鎂合金。中國稀土資源豐富，已于70年代研制出加釔鎂合金，提高了室溫強(qiáng)度，能在300°C下長期使用，已在航空航天工業(yè)中推廣應(yīng)用。

目前,鎂合金在汽車上的應(yīng)用零部件可歸納為2類。

(1)殼體類。如離合器殼體、閥蓋、儀表板、變速箱體、曲軸箱、發(fā)動機(jī)前蓋、氣缸蓋、空調(diào)機(jī)外殼等。

(2)支架類。如方向盤、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架等。

根據(jù)有關(guān)研究,汽車所用燃料的60%是消耗于汽車自重,汽車自重每減輕10%,其燃油效率可提高5%以上;汽車自重每降低100kg,每百公里油耗可減少0.7L左右,每節(jié)約1L燃料可減少CO2排放2.5g，年排放量減少30%以上。所以減輕汽車重量對環(huán)境和能源的影響非常大，汽車的輕量化成必然趨勢。

手機(jī)電話，筆記本電腦上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它們的枝撐框架和背面的殼體上使用了鎂合金。

雖然鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)不及鋁合金，但是，比塑料高出數(shù)十倍，因此，鎂合金用于電器產(chǎn)品上，可有效地將內(nèi)部的熱散發(fā)到外面。

在內(nèi)部產(chǎn)生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金。電視機(jī)的外殼上使用鎂合金可做到無散熱孔。

電磁波屏蔽性:鎂合金的電磁波屏蔽性能比在塑料上電鍍屏蔽膜的效果好，因此，使用鎂合金可省去電磁波屏蔽膜的電鍍工序。

在硬盤驅(qū)動器的讀出裝置等的振動源附近的零件上使用鎂合金。若在風(fēng)扇的風(fēng)葉上使用鎂合金，可減小振動達(dá)到低騷音。此外，為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化，在方向盤和坐椅上使用鎂合金。

合金名稱特征應(yīng)用范圍

AZ91D強(qiáng)度高且耐腐蝕性好電器產(chǎn)品的殼體等

AM60B延伸率和抗沖擊力大汽車上的方向盤和坐椅等

AM50A延伸率和抗沖擊力大汽車上的方向盤和坐椅等

AS41B抗蠕變性能好汽車上的減速箱等

機(jī)械加工性能:鎂合金比其他金屬的切削阻力小，在機(jī)械加工時，可以較快的速度加工。

表:各種金屬的切削阻力(以鎂合金的切削阻力為1)

金屬名切削阻力

鎂合金1.0

鋁合金1.8

黃銅2.3

鑄鐵3.5

耐凹陷性好:鎂合金與其他金屬相比抗變形力大，由沖撞而引起的凹陷小于其他金屬。

對振動?沖擊的吸收性:由于鎂合金對振動能量的吸收性能好，使用在驅(qū)動和傳動的部件上可減少振動。另外，沖擊能量吸收性能好，比鋁合金具有更好的延伸率的鎂合金，受到?jīng)_擊后，能吸收沖擊能量而不會產(chǎn)生斷裂。

再生:鎂合金與塑料不同，它可以簡單地再生使用且不降低其機(jī)械性能，而塑料很難在不降低其機(jī)械性能再生使用。鎂合金與其他金屬相比，熔點低，比熱小，在再生熔解時所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。

表:各種材料的物理性質(zhì)比較

材料名密度(g/cm3)熔點(℃)導(dǎo)熱系數(shù)(W/Mk)抗拉強(qiáng)度(MPa)屈服點(MPa)延伸率(%)比強(qiáng)度楊氏模量(GPa)

鎂合金(觸變成形)

AZ911.8259672280160815445

AM601.79615622701401515145

鋁合金

(壓鑄成形)3802.70595100315160311771

鋼鐵碳素鋼7.861520425174002266200

塑料ABS1.0390(Tg)0.235*40342.1

PC1.23160(Tg)0.2104*3856.7

鎂合金的種類

按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。

1、合金名稱

鎂合金的合金名稱是以主要添加合金元素及其百分比來取名。

2、主要合金的成分(ASTM規(guī)格)

合金名稱MgAlZnMnSiCuNiFe

AZ91Dbal.8.5-9.50.45-0.900.17-0.4<=0.05<=0.025<=0.001<=0.004

AM60Bbal.5.6-6.4<=0.200.26-0.5<=0.05<=0.008<=0.001<=0.004

AM50Abal.4.5-5.3<=0.200.28-0.5<=0.01<=0.008<=0.001<=0.004

AS41Bbal.3.7-4.8<=0.100.35-0.600.6-1.4<=0.015<=0.001<=0.0035