卓顶精文最新镁合金特性.doc

镁合金材料镁合金是一种由镁为基础的金属材料，通过与其他合金元素的合金化处理而得到的。

镁合金具有低密度、高强度、耐热性好等特点，因此具有广泛的应用前景。

首先，镁合金具有极低的密度，大约是钢的2/3，铝的1/4。

这使得镁合金在制造航空航天器材、汽车零部件和电子设备中具有重要的地位。

它的低密度不仅能够减轻整个设备的重量，提高设备的使用寿命，还能降低能源消耗，提高燃油效率。

因此，镁合金是汽车和航空航天工业中的理想材料之一。

其次，镁合金具有优异的强度和刚度。

虽然镁合金的密度较低，但它的强度却相对较高，能够承受较大的载荷。

此外，镁合金还具有良好的抗腐蚀性能，能够抵抗氧化、酸、碱等环境的侵蚀，因此它具有很长的使用寿命。

镁合金的优异性能使得它在航天航空、交通运输、电子设备等领域都有广泛的应用。

另外，镁合金还具有良好的导热性和导电性。

由于镁合金具有较高的导热性能，可以快速散热，因此广泛应用于散热模块及其他热管理设备中。

而镁合金具有良好的导电性，使得它在电子设备中发挥重要作用。

它可以用于制造电池外壳、散热器、绝缘层等等，能够提高设备的稳定性和寿命。

然而，镁合金也存在一些缺点。

首先，镁合金易于燃烧，需要采取一定的措施来防止其在高温下燃烧。

其次，镁合金的加工性能较差，容易产生切削刀具的磨损和切屑的高温燃烧，增加了制造成本。

综上所述，镁合金作为一种轻质、高强度、耐热的金属材料，具有广泛的应用前景。

它在航空航天、汽车和电子设备等领域都有重要的应用，将为未来的高新技术产品提供重要的支持。

当然，为了克服其缺点，需要进一步开展研究，开发新的制造和加工技术，以满足各种应用的需求。

镁合金的主要用途镁合金是最轻的金属结构材料，其密度为1.75-1.90s／cm3；其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其机加工性能优良，易加工且加工成本低，加工能量仅为铝合金的70％；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、电磁屏蔽性远优于铝合金。

另外，镁合金的低密度、低熔点、低动力学黏度、低比热容、低相变潜热以及与铁的亲和力小等特点，使其具有熔化耗能少、充型变速快、凝固速度快、实际压铸周期短、模具使用寿命长等优势，极适合于采用现代压铸技术进行成形加工，直接制备出薄壁和近终形复杂形状的零部件。

而且镁合金压铸件的性能优良，在常规使用条件下替代钢、铝合金、塑料等制件的效果非常好。

在实现产品轻量化的同时，还使产品具有优良的特殊功能，并且在镁合金压铸件报废后，还可以直接回收再利用，符合环保要求。

所以，综合性能优良的镁合金被誉为“21世纪金属”并被广泛应用于汽车、计算机、通讯等广阔领域。

压铸镁合金快速增长过去镁主要用于生产镁铝合金，到1990年压铸镁合金成为镁的第二大产品。

镁合金结构件一般都是压铸件。

据国际镁业协会（1MA）资料，压铸用镁以年增长率为17.6％的速度增长，照此速度，21世纪压铸镁合金将成为最主要的镁应用领域。

压铸镁合金的快速增长主要得益于对产品轻量化及环保要求的日益迫切、镁合金性能的不断改善及压铸技术的显着进步。

汽车轻量化充当生力军镁合金压铸件的应用以汽车轻量化零部件占绝大多数，约80％-90％。

从20世纪90年代起，汽车镁合金零部件使用的年增长率达20％，在北美高达35％，欧洲为60％。

由于镁的大量生产，材料价格下降，加速了其在运输工具零部件上大量使用。

2002年，全球镁合金零件产量约140kt，其中汽车应用比重高达74％，其次才是只占24％的3C产品应用。

预计2020年镁合金汽车使用量将超过100k g／辆，福特预测甚至高达122kg／辆，而届时全球镁合金在汽车产业中消费量将高达5000kt／a。

镁合金(AZ60)Ca第 1 章镁合金材料涂层的研究进展1.1引言传统的医用可植入材料主要是不锈钢、钛合金和钴-铬合金等[1-5]。

这些生物材料弹性模量大，植入后对周围骨组织产生应力遮挡，阻碍了正常的骨形成及塑形[6-8]；传统的植入材料虽具有很强的抗腐蚀性，但少量腐蚀产生或磨损过程中释放的金属离子具有细胞毒性，易引起局部组织炎性反应，降低了材料的生物相容性[9-11]；此外，这些金属可植入材料一般在骨组织愈合后需要二次手术取出，反复手术增加了患者的病痛和感染几率，同时加重了医疗资源的消耗与社会及个人的经济负担[12,13]。

镁合金材料具有以下特点：1，重量轻，密度低，强度大，弹性模量（约45GPa）相比传统植入材料如钛合金弹性模量103-107GPa，镁合金材料弹性模量与骨组织的弹性模量（18.6-27GPa）更接近。

这一特性可以大大减少传统植入材料植入后引起的应力遮挡问题[14-17]；2，镁合金材料的另一优势是其可降解性。

当镁合金材料植入体内后，如果能够控制其降解速度，使其缓慢降解，这样就可避免因二次手术而可能产生的各种危险和减轻患者及社会的经济负担等问题[18,19]；3，镁是人体必需的元素之一，它是维持细胞生理功能的重要组成部分，与生理健康有着极其密切的联系。

镁作为人体液内重要阳离子，参与调节机体内各种酶的活性，控制神经传导兴奋性，维持DNA 结构的稳定性及调节蛋白质合成、肌肉收缩等功能[20,21]。

镁基质合金可降解特性又是一把双刃剑，由于镁是极其活跃的金属元素，在生理体液内，尤其是含有氯离子的溶液中，极易发生降解反应，降解速度非常快[22]。

如何提高镁基质材料或镁合金材料的抗腐蚀性，减慢镁基质材料的降解速度一直成为镁基质材料快速发展的瓶颈。

2003 年，德国人Heublein[23]利用镁铝合金制得动脉支架模型植入到动物猪的动脉内。

实验结果显示：镁合金材料在一定时间内维持了很好的机械支架作用，且随着血管支架的逐渐降解血管腔的粗细程度并没有明显的缩小改变。

镁及镁合金熔炼特点镁合金的熔点不高，热容量较小，在空气中加热时，氧化快，在过热时易燃烧；在熔融状态下无熔刘保护时，则可猛烈地燃烧。

因此，镁合金在熔铸过程中必须始终在熔剂或保护性气氛下进行。

熔铸质量的好坏，在很大程度上取决于熔剂的质量和熔体保护的好坏。

镁氧化时释放出大量的热，镁的比热容和导热性较低，MgO疏松多孔，无保护作用，因而氧化处附近的熔体易于局部过热，且会促进镁的氧化燃烧。

镁合金除强烈氧化外，遇水则会急剧地分解而引起爆炸，还能与氮形成氮化镁夹杂。

氢能大量地溶于镁中，在熔炼温度不超过900℃时，吸氢能力增加不大，铸锭凝固时氢会大量析出，使铸锭产生气孔并促进疏松。

多数合金元素的熔点和密度均比镁高，易于产生密度偏析，故一次熔炼是难以得到成分均匀的镁合金锭。

有时采用预制镁合金，再重熔的办法。

为防止污染合金，熔炼镁合金时不宜用一般硅砖作炉衬。

由于镁合金对杂质也很敏感，如镍、被含量分别超过0．03%及0.01%时，铸锭便易热裂，并降低其耐蚀性。

对熔剂要求很严格，要有较大的密度和适当的黏度，能很好地润湿炉衬。

在熔炼过程中熔剂会不断地下沉，因而要陆续地添加新熔剂，使整个熔池覆盖好且不冒火燃烧。

在个别地方出现氧化燃烧时，应及时撒上熔剂将其扑灭。

用Ar、Cl2、CCl4去气精炼时，吹气时间不宜过长，否则会粗化晶粒。

用N2气吹炼时可能形成氮化镁，温度不宜过高。

镁合金的流动性较小，应稍提高浇温。

但浇温过高会使形成缩松的倾向增大。

铸锭时要注意熔体保护和漏镁放炮。

浇温和浇速过高，易产生漏镁和中心热裂；但浇温浇速过低，则易形成冷隔、气孔和粗大金属间化合物等。

此外，由于镁合金密度小，黏度大，一些溶解度小而密度较大的合金元素不易溶解完全，常随熔剂沉于炉底，或随熔剂悬浮于熔体中成为夹杂。

因此，镁合金中常出现金属夹杂、熔剂夹渣及氧化夹渣。

归纳起来，镁合金的熔铸技术具有如下特点：1）镁的化学活性很强烈，在熔态下，极易和氧、氮及水气发生化学作用。

镁合金特点自20世纪90年代初开始，国际上主要金属材料的应用发展趋势发生了显著变化，钢铁、铜、铅、锌等传统材料的应用增长缓慢，而以镁合金材料为代表的轻金属材料异军突起，以每年20%的速度持续增长。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。

镁合金按合金成分不同主要分为Mg-AI-Zn-Mn系、Mg-AI-Mn系和Mg-AI-Si-Mn系、Mg-AI-RE系、Mg-Zn-Zr系和Mg-Zn-RE系。

镁合金具有以下几方面的特点：(1)重量轻：镁合金的比重约1.7，为锌的1/4，钢的1/5，甚至比铝合金(比重约2.7)的比重也轻1/3。

(2)镁合金具有的“高强度、重量轻”特性使其可在钢、铸铁、锌合金甚至铝合金的传统应用中取代上述材料。

(3)优良的导热性、相对于工程塑料极佳的吸震性，较佳的机械强度、抗冲击性及耐磨性。

(4)抗EMI电磁波：镁合金为非磁性金属，电磁遮蔽性能优良。

(5)尺寸稳定性高：不易因环境温度变化及时间而改变。

(6)可回收：镁合金具有100%完全回收的特性，更符合当今环保要求。

(7)机械加工特性：如果设镁切削所需动力为1，则铝是1.8，黄铜是2.3，铸铁是3.5;且比重轻，切削惯性小，可高速切削。

镁合金的主要用途在于轻量化。

目前镁合金压铸品的应用产业以汽车零组件为主，约占80%以上，其次为3C产业，其它如自行车、器材工具、运动用品及航天国防也都在其应用范围之内。

基于镁合金优异的特性，使镁合金在未来发展中具有很强的优势，更符合当代对环境保护、可持续发展的要求，是取代钢铝材的最佳选择。

由于镁金属化学活性大，给镁合金零部件的加工带来一系列的问题，妨碍了镁合金的推广使用。

镁合金正在从一般结构铸造件向着高性能轻合金结构框架、精密复杂应用条件的方向发展，正在由军工向着民用不断推广，同时加工技术向数控化、高速化、自动化技术方向发展，向材料制备与构件成形同时制造的方向发展;制造技术向信息化、数字化及设计一制造一体化方向发展。

镁Mg镁的密度小,易于燃烧,这是由于它的物理、化学性质所决定的。

20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3,液态金属镁的密度为1.58g/cm3;在标准大气压下,金属镁的熔点是(650±1)℃,沸点为1090℃。

在空气中加热时,金属镁在632℃~ 635℃开始燃烧。

因此决定了镁的制备及合金冶炼工艺比较复杂。

工业用镁的纯度可达到99.9%,但是纯镁不能用作结构材料,在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度,可以作为结构材料广泛应用。

镁合金材料具有以下优点:(1)重量轻镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者,它的比重为铝合金的68%,锌合金的27%,钢铁的23%,它除了做3C产品的外壳、内部结构件外,还是汽车、飞机等零件的优秀材料。

(2)比强度、比刚度高镁合金的比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当,而远远高于工程塑料,为一般塑料的10倍。

(3)耐振动性好在相同载荷下,减振性是铝的100倍,钛合金的300~500倍。

(4)电磁屏蔽性佳3C产品的外壳(手机及电脑)要能够提供优越的抗电磁保护作用,而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。

(5)散热性好一般金属的热传导性是塑料的数百倍,镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金,远高于钛合金,比热则与水接近,是常用合金中最高者。

(6)质感佳镁合金的外观及触摸质感极佳,使产品更具豪华感。

(7)可回收性好只要花费相当于新料价格的4%,就可将镁合金制品及废料回收利用。

(8)稳定的资源提供镁元素在地壳中的储量居第八位,大部分的镁原料自海水中提炼,所以它的资源稳定、充分。

镁合金压力铸造的优点有:高的生产率;高精度;好的表面质量;精细的铸件晶粒;可压铸薄壁和复杂结构的产品。

0.6mm厚度镁合金压铸和铝合金压铸相比:生产率高50%;可使用钢模,延长服务寿命;更低的潜热,节省能量;好的机加工性;模具成本节省50%;熔体具有更高的流动性。