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详细阐明

镁合金的特色

在纯镁中参加某些有用的合金元素可取得不同的镁砂合金，它们不只具有镁的各种特性，而且能大大改进镁的物理、化学和力学功能，扩展其使用范畴。现在，已开宣布几十种不同功能的镁合金，构成了镁合金体系。

     大大都镁合金具有以下特色：

（1）镁合金的密度比纯镁（1.738g·cm-3）稍高，为1.74-1.85g·cm-3，比铝合金低36%，比锌合金低73%，仅为钢铁的1/4，因而其比强度、比刚度很高。镁合金是现在世界上最轻的结构材料，选用镁合金制造零部件，可减轻结构分量，下降能源消耗，削减污染物排放，增大运送机械的载分量和速度，是航空航天和交通运送东西轻量化的杰出材料。

（2）镁合金的比弹性模量与高强度铝合金、合金钢大致相同，用镁合金制造刚性好的全体构件，十分有利。镁合金的焊接功能和抗疲劳功能也不错。

（3）镁合金弹性模量较低，当受外力作用时应力散布更为均匀，避免过高的应力会集。

（4）镁合金有高的振荡阻尼容量，即高的减振性、低惯性。

（5）镁及其合金在高温文常温下都具有必定的塑性,因而可用压力加工的办法取得各种规格的棒材、管材、型材、锻件、模锻件和板材以及压铸件、冲压件和粉材等。

（6）镁合金具有优秀的切削加工功能，其切削速度大大高于其他金属，因其较高的安稳性，铸件的铸造和加工尺度精度高。

（7）镁在碱性环境下是安稳的，有抗盐雾腐蚀功能。

（8）镁与铁的反响性低，压铸时铸模熔损少，运用寿数长，镁的压铸速度比铝高。

（9）镁在铸造工业方面具有较大的适应性，简直一切的特种铸造工艺都能够铸造。

     与其他合金材料比较，镁合金也存在如下缺点：

（1）镁的化学活性很强，在空气中易氧化，易焚烧，且生成的氧化膜疏松，所以镁合金有必要在专门的熔剂覆盖下或维护气氛下熔炼。加工车间和制粉车间要特别留意防火。

（2）抗盐水腐蚀才能差，因而有必要进行防腐处理。

（3）同钢铁材料触摸时，易发作电化学腐蚀。

（4）杨氏模量、疲劳强度和冲击值等零件规划方面的材料功能比铝低。当替代铝合金制零件时，厚度要增加，有时得不到所希望的轻量作用。

（5）镁合金的铸造性差。凝结时易发作显微气孔，因而下降铸件的力学功能。

（6）镁合金铸件的归纳本钱比铝合金高，加工件的报价远远高于铝合金。

镁合金分类

镁合金的分类办法许多，各国不尽一致。但总的来说，不外乎依据镁中所含的首要元素（化学成分）、成形工艺（或产品方式）和是否含锆等三种准则来分类。

（一）   按合金成分分类

   镁合金可分为含铝镁合金和不含铝镁合金两大类。因大都不含铝镁合金都增加锆以细化晶粒安排（Mg-Mn合金在外）。因而，工业镁合金系列又可分为含锆镁合金和不含锆镁合金两大类。以五个首要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和稀土为根底，组成根本镁合金系：Mg-Mn、Mg- Al -Mn、Mg- Al- Zn -Mn、Mg-Zr、Mg- Zn -Zr、Mg- RE –Zr、Mg-Ag- RE –Zr、Mg- Y-RE –Zr。Th也是镁合金中的一种首要合金元素，亦可组成镁合金系：Mg-Th- Zr、Mg-Th- Zn- Zr、Mg-Ag-Th- RE –Zr。但因Th具有放射性，除单个状况外，已很少运用。

（二）   依据加工工艺或产品方式分类

   工业镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类：

（1）       铸造镁合金：

1.普通铸造镁合金：①Mg- Al- Zn、②Mg- Zn –Zr③Mg- Zn-Al, Mg- Zn-Al-Ca(ZAX)④Mg- RE→Mg-RE-Mn

2.压力铸造镁合金：

（1）① Mg- Al- Zn（AZ91）② Mg- Al –Mn(AM50,AM60)③ Mg- Al –Si(AS41,AS21)    

④ Mg- Al- RE(AE42)⑤Mg- Al- Ca(AX51)：Mg- Al- Ca-RE(ACM522)和Mg- Zn-Al-Ca

（2）       Mg- RE- Zn(MEZ)

2.变形镁合金：

①铸造②揉捏：1. Mg- Al- Zn  2. Mg- Zn –Zr 3. Mg- Zn - Mn  4 . Mg- Mn  5. Mg-Li→Mg-Li-Al: Mg-Li-Al-MM和Mg-Li-Al-Si③轧制

两者没有严厉的区别，铸造镁合金AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也能够作为变形镁合金。

铸造镁合金

镁合金铸造有多种办法，包含重力铸造和压力铸造，可细分为砂型铸造、永久模铸造、半永久模铸造、熔模铸造、揉捏铸造、低压铸造和高压铸造等。一般所说的压铸是指高压铸造，以区别重力铸造和低压铸造。关于详细材料，应依据其化学成分、工艺要求来挑选适宜的铸造办法。合金成分和铸造工艺对重要的影响。合金元素，尤其是稀土元素RE引起中间相结构的杂乱改动，对镁合金的安排和功能发作很大的影响。

铸造镁合金可分为普通铸造（砂型铸造、永久模铸造）镁合金和压力铸造（压铸）镁合金。常见的普通铸造镁合金有：Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr、Mg-Zn-Al（Mg-Zn-Al-Ca）、Mg-RE-Mn等系合金；常见的压铸镁合金有：Mg-Al-Zn Mg-Al-Mn、Mg-Al-Si、Mg-Al-RE、Mg-Al-Ca、Mg-Al-Sr、Mg-RE-Zn等系合金。

镁合金熔炼办法

依据变形镁合金的特色，其熔炼工艺配备大体分两大类：火焰反射炉和坩埚炉。坩埚炉有电坩埚炉和燃料坩埚炉两种。电坩埚炉又分工频坩埚炉和电阻坩埚炉两种。

在国外根本上是用5-12t火焰炉，或用坩埚炉熔制变形镁合金。国内既运用大型火焰反射炉，也选用工频坩埚炉。坩埚炉更有利于进步金属质量和改进出产条件。

镁合金熔铸技能特色

（1）镁的化学活性很激烈，在熔态下，极易和氧、氮气及水气发作化学作用。在熔体表面如不严加维护，挨近800℃时就很快氧化焚烧。为削减烧损、出产安全以及确保金属质量，在整个熔铸过程中，熔体一直需用熔剂加以维护，避免与炉气和空气中的氧、氮及水气触摸。因而，给工艺带来了许多问题，如很多熔盐给产品质量、人身健康和安全出产带来不少费事。

（2）除少数组元（元素），如Cd、Zn、Al、Ag、Li等外，其他组元在镁中的溶解度都十分小；此外，在难熔组元间又易构成高熔点化合物而沉析，因而在工艺上参加很困难。因为铁难溶于镁中，故在镁合金的熔铸过程中，可运用不加任何涂层的铁制东西。

（3）在有些镁合金铸锭中，易于发作部分晶粒巨细悬殊现象。一起晶粒尺度较大，晶粒形状易于呈现柱状晶和扇形晶，严峻影响压力加工功能和制品的力学功能。因而，对不同合金要采纳相应的变质处理办法来细化晶粒，并恰当改动晶粒形状。因为镁合金晶粒粗化倾向较大，对镁合金铸锭晶粒的尺度巨细和形状准则上不作严厉要求。

（4）镁合金的氧化搀杂、熔剂夹渣和气体溶解度远比铝合金多。因而，需求进行净化处理。现在，在我国多选用熔剂精粹法，有些国家也选用气体精粹法，并研发了一些新的净化技能。镁合金的净化剂都是沉降型的，这点不同于铝合金和其他有色金属，这就给工艺和制品质量带来许多费事。因而，在净化后需求有充沛的静置时刻。在炉底还需另设排渣口，扒底渣的工序亦不容忽视。在整个熔铸过程中，需求运用很多的熔剂，一起外加很多的化工材料（参加组元和变质处理用），它们的质量好坏，直接影响合金质量，为此，对熔剂和熔盐应有严厉要求。

（5）〔H〕对镁合金也有必定影响。除了能影响含锆-镁合金中锆的溶解度外，当氢含量超越某一限额时（16㎝3/100g镁），将在铸锭上呈现不同程度的显微气孔。因而，对氢含量也不该忽视。

（6）因为镁合金热含量较低，当参加高熔点组元或批量较大的化工材料时，将使熔体温度下降较大。所以，镁合金的熔炼温度应比铝合金高。熔体过热会使晶粒粗化，而且氧化、氮化及热裂纹倾向性等，都跟着过热温度的进步趋于严峻。因而，在工艺中应尽力避免熔体过热。在镁-铝系合金中有金属过热细化晶粒的效应。但用这种办法细化晶粒将引起其他缺点，作用欠好。一起细化效应时刻也是时间短的，熔体停留时刻稍长则晶粒又复粗化。

（7）镁合金远比铝合金熔炼工艺杂乱，但在研讨方面却比铝合金差。因而，许多机理问题还有待确证。如熔盐性质、净化机理、变质处理等重要工艺，在机理方面许多还仅仅些假说，有些尚未经确证。

（8）镁合金的安全技能问题是很重要的。大大都熔盐都有潮解性，大大都化工材料都有结晶水。在工艺过程中，液态金属直接见水就发作飞溅性**，有必要严加留意。此外，有害气体和粉尘，都应妥善处理。

（9）金属组元、金属镁以及参加的大大都化工材料，大都都是贵重稀缺的质料。在工艺过程中烧损较大，实收率较低，严峻影响制品的经济作用。

（10）为了确保镁合金制品有高而均匀的功能，对铸锭的致密度和成分区域偏析也应注重。

（11）镁合金的热裂纹倾向较大，因而铸造时的结晶速度不宜过高。但结晶速度较小时，又将促进金属中间化合物的构成和开展。可见，热裂纹和金属中间化合物，二者在工艺上有对立，这也是工艺杂乱和困难的原因地点。有必要全面考虑，恰当挑选。但因为镁合金的弹性模量比铝合金小得多（镁的E=45000MPa,铝的E=72000 MPa）,因而，镁合金铸锭的内应力远小于铝合金，其冷裂纹倾向性要比铝合金小得多。

变形镁合金的特色

许多镁合金既可做铸造镁合金又可做变形镁合金。变形镁合金通过揉捏、轧制和铸造等工艺加工后，具有比相同成分的铸造镁合金更高的力学功能。变形镁合金制品有轧制薄板、揉捏件（如棒、型材和管材）和锻件等。这些产品具有更像本钱、更高强度和延展性以及多样化的力学功能等长处。其工作温度不超越150℃。

    在变形镁合金中，常用的合金系是Mg-Al系与Mg-Zn-Zr系。Mg-Al系变形合金一般归于中等强度，塑性较高的变形镁材料，铝含量约为0—8%，典型的合金为AZ31、AZ61和AZ80A合金，因为Mg-Al合金具有杰出的强度、塑性和耐腐蚀归纳功能，而且报价较低，因而是最常用的合金系列。Mg-Zn-Zr系合金一般归于高强度材料，变形才能不如Mg-Al系合金，常要用揉捏工艺出产，典型合金为ZK60A合金。常用变形镁合金有AZ31B、AZ61A、AZ80A和ZK60A等。

    典型的含先稀土的变形镁合金有ZE10A（Mg-1.5Zn-0.2RE）。因为变形镁合金的开发与使用还不行充沛，有关稀土对其安排和功能影响的研讨远不如在铸造镁合金中那么深化，只要少数相关报导。

在镁中加锂元素能取得超轻变形镁锂合金，它是迄今为止最轻的金属结构，具有极优的变形功能和较好的超塑功能，已使用在航天和航空器上。

   镁合金一般均在300至500℃进行揉捏、轧制和模压加工，因为镁合金的上述变形特色，产品质量有下列特性：

（1）六方结构的Mg晶体弹性模量（E）各向异性不显着，织构对塑性加工产品的E值影响不大。

（2）揉捏温度较低时，﹛0001﹜和﹤10ī0﹥倾向于与揉捏方向平行；轧制时基面﹛0001﹜倾向于与板面平行，﹤10ī0﹥与压向相同。

（3）压力与基面﹛0001﹜平行时易生孪晶，所以Mg合金受压应力时纵向屈从强度比受拉应力时低。两种屈从强度的比值坐落0.5至0.7间，所以结构规划（包含抗弯功能规划在内）时要考虑抗压强度的影响。因而，这个比值是点评Mg合金质量的一项重要目标，但该值因合金而异，而且随晶粒变细而增大。

（4）Mg合金用卷筒卷取时，能发作交变的拉、压应变，在受压应变时则发作很多孪晶，使抗拉强度显着下降。

镁合金热处理

镁合金分铸造用和变形用两类，两类合金均可进行退火、天然时效、淬火和人工时效等等热处理，其状况符号和使用规模与铸造铝合金根本相同，仅仅Mg合金的分散速度慢，淬火灵敏性低，可用停止或活动空气淬火，在单个状况下也用热水淬火（如T61）,冷却强度比空冷的T61高。值得指出的是，绝大大都的Mg合金对天然时效不灵敏，淬火后在室温能长期坚持淬火状况，即便人工时效，时效温度也要比AL合金高（达175-250℃）。别的，Mg合金的氧化倾向比AL合金高，为了避免焚烧，加热炉应坚持中性气氛或通入SO2气体维护（0.5%至1.0% SO2）。

   Mg合金与AL合金不同，还可选用氢化（气）处理，以改进安排和功能。

镁合金使用

一、镁合金在运送体系中的使用

①航空使用：现在镁合金在航空的使用范畴包含各种民用、飞机的发动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构及火箭、**和卫星的一些零部件等。

②轿车使用：镁合金压铸件在一切压铸合金中最轻，现在的轿车业很多的镁合金零部件被出产出来，以替代塑料、铝合金，乃至钢制零件。

③摩托车和自行车使用：整车使用的话比铝合金压铸件分量上要轻。
自行车是镁合金全新的使用范畴，首要用作自行车架。

④轮椅使用：选用AZ31镁合金制造轮椅架或除车轮外其他部件根本上都用镁合金制造。

⑤船只使用：镁合金在造船工业和海洋工程中首要用于帆海仪器、水中武器、海水电池、潜水服、献身阳极、定时装置等。

二、镁合金在电子业的使用
现在用镁合金制造零部件的电器产品有照相机、开麦拉、数码相机、笔记本电脑、移动电话、电视机、等离子显示器、硬盘驱动器等。
三、镁合金在国防工业中的使用
镁及其合金因为质量轻而被广泛地使用于国防、航空航天产品中。首要使用于武器及坦克装甲车辆、防空反导体系、战术**、光电器械、引信及通讯器件等。
四、镁合金用作献身阳极

广泛使用于延伸家庭或工业热水器、地下铁制管道、电缆、塔基、石油储罐、海水蒸馏器、轮船壳体和海洋环境中的钢桩等的寿数。
五、其他方面
镁及镁合金还被用于电力工业、家庭消费品、家具、办公室设备、光学设备、运动器械、车床设备等范畴。如手提箱、打字机结构、铅**、印刷机部件、双筒望远镜、乒乓球拍等。