鎂合金由于其密度小(1.8g/cm3鎂合金左右),比強(qiáng)度高,彈性模量大,消震性好,承受沖擊載荷能力比鋁合金大,耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好等,鎂合金的這些特性使其在航空、航天、運(yùn)輸、化工、火箭等工業(yè)部門讀得到了廣泛的應(yīng)用。
鎂合金的應(yīng)用
1、鎂合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用
鎂的重量比鋁輕,比重為1.8,強(qiáng)度也較低,因此鎂合金是航空器、航天器和火箭導(dǎo)彈制造工業(yè)中最理想的材料。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。鎂合金還具有較高的抗振能力,在受沖擊載荷時(shí)能吸收較大的能量,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(dòng)機(jī)齒輪機(jī)匣、油泵和油管,又因在旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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。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(dòng)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。
2、鎂合金在汽車零部件和電器產(chǎn)品上的應(yīng)用。
根據(jù)不同牌號(hào)及特性分析如下表
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 |
目前,鎂合金在汽車上零部件上的應(yīng)用可歸納為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(dòng)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。
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)到外面并且質(zhì)輕,電磁波屏蔽性,可省去電磁波屏蔽膜的電鍍工序。因此鎂合金也被廣泛應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電視機(jī)等電器上
3、鎂合金在機(jī)械加工中的應(yīng)用
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(shí),可以較快的速度加工。
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 |
表:各種金屬的切削阻力(以鎂合金的切削阻力為1)
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(duì)振動(dòng)·沖擊的吸收性:由于鎂合金對(duì)振動(dòng)能量的吸收性能好,使用在驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)的部件上可減少振動(dòng)。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(huì)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。鎂合金與其他金屬相比,熔點(diǎn)低,比熱小,在再生熔解時(shí)所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。
材料名 | 密度(g/cm3) | 熔點(diǎn)(℃) | 導(dǎo)熱系數(shù)(W/Mk) | 抗拉強(qiáng)度(MPa) | 屈服點(diǎn)(MPa) | 延伸率(%) | 比強(qiáng)度 | 楊氏模量(GPa) | |
鎂合金(觸變成型) | AZ91 | 1.82 | 596 | 72 | 280 | 160 | 8 | 154 | 45 |
AM60 | 1.79 | 615 | 62 | 270 | 140 | 15 | 151 | 45 | |
鋁合金(壓鑄成型) | 380 | 2.70 | 595 | 100 | 315 | 160 | 3 | 117 | 71 |
鋼鐵 | 碳素鋼 | 7.86 | 1520 | 42 | 517 | 400 | 22 | 66 | 200 |
塑料 | ABS | 1.03 | 90(Tg) | 0.2 | 35 | * | 40 | 34 | 2.1 |
PC | 1.23 | 160(Tg) | 0.2 | 104 | * | 3 | 85 | 6.7 |
表:各種材料的物理性質(zhì)比較
4、鎂合金在數(shù)碼單反相機(jī)上的應(yīng)用
鎂合金由于密度低、強(qiáng)度較高,具有一定的防腐性能,常用來做單反相機(jī)的骨架。一般中高端及專業(yè)數(shù)碼單反相機(jī)都采取鎂合金做骨架,使其堅(jiān)固耐用,手感好。如佳能的1D系列、5D系列、7D及10D-50D,尼康的D3系列、D700、Dx00系列及最新的D7000,賓得的K-7及K-5等都是鎂合金機(jī)身。
鎂合金材料的分類
鎂合金按成型方法可分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。其名稱是以主要添加合金元素及其百分比來確定。主要合金的成分(ASTM規(guī)格)見下表:
合金名稱 | Mg | Al | Zn | Mn | Si | Cu | Ni | Fe |
AZ91D | bal. | 8.5- 9.5 | 0.45-0.90 | 0.17-0.4 | <=0.05 | <=0.025 | <=0.001 | <=0.004 |
AM60B | bal. | 5.6-6.4 | <=0.20 | 0.26-0.5 | <=0.05 | <=0.008 | <=0.001 | <=0.004 |
AM50A | bal. | 4.5-5.3 | <=0.20 | 0.28-0.5 | <=0.01 | <=0.008 | <=0.001 | <=0.004 |
AS41B | bal. | 3.7-4.8 | <=0.10 | 0.35-0.60 | 0.6-1.4 | <=0.015 | <=0.001 | <=0.0035 |