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鋁鎂合金

山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-12-11

摘要
鋁鎂合金是合金中的一種,一般密度在1/8g·cm-3左右,鎂和鋁的合金的低密度使其比性能提高。鎂鋁合金具有很好的強度、剛性和尺寸穩定性。具有強度高,密度小,散熱好等優點,廣泛用于電子,汽車,航天等領域。

  鋁鎂合金是合金中的一種,一般密度在1/8g·cm-3左右,鎂和鋁的合金的低密度使其比性能提高。鎂鋁合金具有很好的強度、剛性和尺寸穩定性。具有強度高,密度小,散熱好等優點,廣泛用于電子,汽車,航天等領域。

  鎂(magnesium)是最輕的結構金屬。幾種常用結構金屬的密度(g·cm-3)(20o)如下:AL Mg Ti Fe Cu2.70 1.74 4.51 7.87 8.96可見鎂的密度約分為Al,Ti,Fe,Cu的64%,39%,22%,19%。

  鎂的熔點為 651℃,沸點為1107℃。鎂的蒸氣壓很高,627℃時為215215。95Pa,727℃時為1037。1Pa,因此鎂鈹極易揮發。鎂原子最外層的兩個電子很易失去,是很活潑的金屬。常溫下鎂能與F、CL、BR、I等元素作用生成相應化合物。加熱時鎂能與硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。在空氣中鎂會慢慢氧化,失去銀白光澤而變黑。若溫度提高至400℃以上,鎂的氧化速度增快,超過500℃以后氧化速度更快,會著火燃燒,此時會生成氧化鎂和少量氮化鎂。鎂燃燒時會發出非常強烈的光亮。

  由于化學活潑性高,金屬鎂是耐腐蝕性能最差的金屬之一。在酸性、中性和弱堿性溶液中它都會受到腐蝕而變成Mg2+離子。各種類型大氣均會對鎂產生程度不同的腐蝕作用。在干燥的空氣中,它的表面上形成一層暗淡的的疏松多孔氧化膜,在潮濕大氣中,生成的產物組成大致為Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2。大氣濕度增加,工為地區和海洋環境的大氣中所含的二氧化硫和氯化物等物質,能加重鎂的腐蝕。鎂中氯化物雜質及鐵雜質也會加速鎂的腐蝕。因此,工業生產的鎂錠必須鍍膜鈍化,涂油及以蠟紙包覆。

  鎂合金都具有密度小的特點,特別是某些鎂-鋰合金(見前),密度甚至低于1。美英俄等國正在研制含釔鎂合金。一種Mg-8.5Y-1.25Zn-0.5Zr合金,其密度小于1.9g·cm-3 ,抗拉強密度420Mpa, 0.2%屈服強度360Mpa,比現有任何一種變形鎂合金的都高,同高強度鋁合金強度相當。

  鎂鋁合金分子式:Mg4Al3分子量:178.22顏色為灰褐色,比重約為2.15g/cm3,熔點463℃,燃燒時產生的溫度達2000℃-3000℃。在煙花生產過程中起著非常重要的還原劑作用,也可作為白光劑和照明劑。鎂鋁合金是用鎂錠和鋁錠在保護氣體中高溫熔融而成。長期以來關于鎂鋁合金的結構有兩種說法。一種說法是鎂鋁合金是簡單物理混合;另一種說法是鎂鋁合金內部改變了晶體結構,不是簡單的物理混合。鎂錠和鋁錠在高于1150K時,部分鋁與空氣中的氧氣反應,生成a-Al2O3,氧化鋁的此種晶體化學性質呈惰性,起著屏障、隔離作用。低于1150K時,生在B-Al2O3而這種晶體與酸反應,保護不了內部的鎂鋁合金。

  標準的鎂鋁合金中鎂、鋁的含量各約為50%。活性鋁含量的多少對煙花的安全生產和產品的質量有很大的影響。但是生產鎂鋁合金的企業多為私營企業,鋁錠比鎂錠貴,受利益的驅動,大多未按國標生產。鎂鋁合金粉中鋁的含量普遍低于50%,有的鋁含量低到了40%。鎂含量的增加使得鎂鋁合金的性質接近鎂粉的性質,使得煙火藥的撞擊感度、摩擦感度增加,煙火劑更加敏感,從而增加隱患。我們可能以用下面的化學機理來檢驗鎂鋁合金中鋁的含量。鎂錠在鎂鋁合金中的應用:鎂鋁合金由鎂錠和鋁錠在保護氣體中高溫熔融而成,其組成有:簡單的物理混合與已改變晶體結構的物理混合兩種說法。

  優點

  1. 密度小,鎂金屬是廣泛應用的金屬中密度最小的金屬,按ρ=1.8g/cm3計算,鎂合金比塑料輕20%,比鋁輕30%。

  2. 比強度高,即鎂合金的強度與質量之比高,具有一定承載能力。

  3. 散熱性能好,適合散熱要求較高的產品。熱傳導率是PP料的100倍。

  4. 彈性模量小,剛性好,長期使用不易變形,抗震力強。

  5. 抗電磁干擾、電磁屏蔽性好。

  6. 色澤鮮艷美觀,耐腐蝕,能長期保持外觀質量。

  7. 是環保型材料,其廢料可以回收利用。

  缺點

  1. 加工工藝難度大,熔融的鎂液易燃易爆,壓鑄件成品率低。

  2. 集渣包、流道及澆注系統廢料較多,是產品體積的一倍以上。

  3. 國內材料的價格便宜,但品質較差。

  4. 由于電位腐蝕而必須避免與其它材料如鋁、鋼的直接聯接,這使裝配方面產生了一些難度。

  鎂鋁合金的應用

  電子產品

  通常被用于中高檔超薄型或尺寸較小的筆記本的外殼。銀白色的鋁鎂合金外殼可使產品更豪華、美觀,易于上色,并且可以通過表面處理工藝變成個性化的粉藍色和粉紅色,為筆記本電腦增色不少,這是工程塑料以及碳纖維所無法比擬的。因而鋁鎂合金成了便攜型筆記本電腦的首選外殼材料,大部分廠商的筆記本電腦產品均采用了鋁鎂合金外殼技術。缺點:鋁鎂合金并不是很堅固耐磨,成本較高,比較昂貴,而且成型比ABS困難(需要用沖壓或者壓鑄工藝),所以筆記本電腦一般只把鋁鎂合金使用在頂蓋上,很少有機型用鋁鎂合金來制造整個機殼。

  汽車、摩托車等交通工具零部件

  采用鎂合金制造汽車零部件,可顯著減輕汽車的整體重量,而汽車所用燃料的大約60%消耗于汽車自重,車重每減輕10%,可節約燃料5.5%,因此,國外近年來在汽車制造中的鎂合金應用量在逐步增長。但我國在這方面的開發剛剛起步。

  高檔建筑裝飾材料

  由于鎂合金的許多獨特性能比鋁合金更優越,因此國外出現了采用鎂合金制造高檔豪華型建筑裝飾材料的趨勢,國內一些鎂合金生產廠家強烈要求開發鎂合金型材的成型加工技術,國家科技部也希望盡快開發這方面的技術,并列為國家“十五”攻關項目。

  其它

  其它如鋁合金添加劑、鎂犧牲陽極和型材用鎂合金等。鎂犧牲陽極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一,廣泛應用于長距離輸送的地下鐵制管道和石油儲罐。作為鎂犧牲陽極的鎂合金有3~4萬噸/年的市場需求量,且每年以20%的速度增長。

  鎂合金型材、管材,以前主要用于航空航天等尖端或國防領域。由于鎂合金生產能力和技術水平的提高,其生產成本已下降到與鋁合金相當的程度,極大地刺激了其在民用領域的應用,如用做自行車架、輪椅、康復和醫療器械及健身器材。

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