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个性迥异的镁合金

时间:2015-5-12


  我们经常说的镁合金都含有哪些金属非金属元素?不同的元素会如何影响合金的性能?带着这个问题我们来探究一下:

  最早和镁形成合金并且最普遍使用的是金属铝元素。最具代表性的镁铝锌合金AZ91,主要含有铝和锌元素。铝可以提高合金的强度和耐腐蚀性。

  锌加入镁铝合金可以增加铝在镁中的溶解度,提高铝的固溶强化作用。以上三种金属经过人们长期的研究探索形成了较合适的掺加比例,目前AZ91和AZ84合金具有较好的综合力学性能。

  镁锌合金(没有铝)的缺点是晶粒粗大,加锆(Zr)元素可以细化晶粒,改善性能。

  加入Mn的镁铝锰合金AM60、AM50具有较高的伸长率和韧性,常用于抗冲击载荷及安全性较高的场合,如车轮、车门、座椅等。

  AM60等合金工作温度不能高于120℃。在AM50中加入一定量的钙(Ca)后,合金中形成了热稳定的三元金属间化合物,新合金工作温度提高到150℃。

  镁铝硅合金AS系列是大众汽车公司开发的压铸镁合金。175℃时,AS41合金的抗蠕变性能明显优于AZ91和AM60。但是AS镁合金由于在凝固过程中会形成粗大的Mg2Si相。损害了合金的铸造性能和力学性能。研究发现钙的添加能够细化Mg2Si颗粒,提高AS合金的组织和性能。

  镁锌合金加入稀土(RE)元素形成稀土镁合金,典型代表是ZE41和AE42。稀土元素的加入可改进镁铝合金的高温性能比,有效提高合金的室温和高温力学性能。因此稀土在镁合金中应用十分广泛。

  镁锂合金密度只有1.25~1.35g/cm3,具有很高的弹性模量。镁锂合金比强度高、振动衰减性好、切削加工性好,是用于宇航工业理想的材料。事实上,LA141镁锂合金就是由美国NASA于1960年开发并用于制造人造卫星及航空器部件的。

  镁基复合材料是由镁金属基体和强化颗粒或纤维组成,具有优异的性能;高温蠕变稳定性好,热疲劳抗力高,热扩散系数小;表现弹性极限、刚度、抗拉强度和疲劳强度高。镁基复合材料是不同于镁合金的研究领域。

  其他还有些镁合金含有铜、钛甚至银等元素,这里不再一一赘述。

  镁合金的工业应用已有近一个世纪的漫长历程,期间经历了几次兴衰。作为结构材料,现有镁合金的某些性能缺陷是其应用受到限制的主要原因。例如镁铝合金的耐高温蠕变性能差;稀土镁合金铸造性能差且成本较高;几乎所有镁合金的抗接触电化学性能差等等。要解决这些问题,需要科学家们深入研究合金元素对提高镁合金性能的影响,以开发出适合不同使用性能要求的镁合金新品种。我国丰富的镁矿、稀土资源为发展高性能镁合金提供了原料基础。镁合金的研究和开发符合汽车、航天航空等工业的发展需求。 

      来源:中国有色报

 



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