铝合金与镁合金性能区别

铝合金与镁合金性能区别
铝合金与镁合金性能区别

工业行业中应用都相当广泛的两类金属原材料:铝合金与镁合金,它们二者在性能等各方面是有所区别的。那如何辨别它们二者之间的性能呢?进一铝业为你进行如下分析,希望可以帮助更多的人对这两种不同的金属原材料有更深入的认识。

1、金属氧化性性能不同

元素周期表上就明确显示,镁合金比铝合金更容易被氧化腐蚀,因此导致镁合金的使用范围也有所局限。

2、比重密度不同

同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻,这是镁合金的优势。

3、弹性模量不同

镁合金材料做成的车架刚性比铝合金车架差,同等厚度和管径作成的车架在实际骑乘时会吸收较多的踩踏力度影响骑乘效率。

4、抗拉强度不同:

同等体积的镁合金材料做成的车架强度不如铝合金,要达到车架强度就要增加材料厚度和管经,所以从重量角度与铝合金来比较镁合金没有任何优势,而铝合金的抗拉强度更大。

5、抗疲劳强度不同:

同等体积的镁合金材料做成车架的耐久性能比铝合金车架差,也是镁合金致命的缺点。随着骑行的次数愈多,应力发生的次数也愈高,强度会显著降低,甚至车架寿命不超过2-3年,所以专业骑手很少使用镁合金车架,如果在比赛时使用,也是计算着里程采用抛弃形式更换的;由此可见,铝合金的抗疲劳强度优于镁合金材质。

6、制造成本不同:

因镁合金是活泼金属,所以制造设备和环境有更高的要求,导致制造成本高涨,生产出来的自行车车架性价比远不及铝合金车架。

综上所述,铝合金与镁合金虽然各自具有自己的优势性能,但相对而言,铝合金的优势性能更多,应用也相对比较广泛。

镁合金作为生物医用材料的潜在优势、存在的问题及解决思路

镁合金作为生物医用材料的潜在优势、存在的问题及解决思路 摘要 近几十年来,镁及其合金在医疗领域的价值正飞速提升,应用也日益广泛,其作为硬组织植入材料与现有的各种临床金属植入材料相比有许多突出的优点[1]。然而,镁合金当然也不完美,也存在缺点,令其应用受到限制[1]。那么,这些优势和缺陷究竟是什么?如何让其性能更完善呢?本文就这些问题进行了简要论述。然而由于笔者才疏学浅,加之时间仓促,文中疏漏之处在所难免,尚有待进一步修改和完善,同时敬请各位读者多多批评指正。 关键词:镁合金,医用材料,植入体,腐蚀 一、引言 目前的生物医用材料主要有部分金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料及仿生材料等[1]。医用金属材料与高分子材料和无机非金属材料相比,具有较高的强度、韧性和加工性能,因此应用最为广泛[2]。目前,临床应用的医用金属主要有不锈钢、钴基合金、钛合金、形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、镐等。但临床应用表明,以上材料均存在弊端[3],如: 1.某些金属植入体含Al元素[4]。该元素可对器官造成损伤,且能导致骨软化、贫血[5][6]、老年痴呆 及神经紊乱等多种病症[5][6]; 2.某些材料会在体内释放出毒性金属离子[1],引起受体发炎和排异反应[7]; 3.部分不锈钢植入体在生理系统环境中会发生缝隙腐蚀、摩擦腐蚀与疲劳腐蚀破裂等状况[8][9],并 因此释放出Ni2+、Cr3+及Cr5+等离子,同时造成假体松动,最终引起植入体失效[10]; 4.相当一部分材料的弹性模量与人骨不够相近,例如:不锈钢的弹性模量约为200GPa,钛合金约 100GPa[4],而人骨仅10~40GPa。这必然会导致应力遮挡效应,进而减少对新生骨组织生长和重塑的诱导作用[1],并最终造成植入体的不稳定、组织愈合迟缓甚至植入失败等后果[1][11]。 5.不锈钢、钴基合金和钛基合金皆为生物惰性材料,在人体中不发生或仅发生微弱的化学反应,因而 在生物环境中相当稳定[4],无法自行降解[1]。故病人完全康复后必须再次通过手术将其取出[2],徒增了患者的痛苦及医疗费用[1]。 然而近年来,镁及其合金的横空出世和飞速发展使这些问题的解决成为了可能。那么,这种金属到底有什么优点,能克服这么多棘手的困难呢?接下来的一段将回答这个问题。 二、镁合金作为生物医用材料的潜在优势 近几十年来,国内外研究发现[3][12][13][14][15]:镁合金作为硬组织植入材料,与现有的各种临床金属植入材料相比有许多突出的优点: 1.Mg是人体必需的微量元素之一[1],在动物体内含量仅次于钙、钠、钾,且在细胞内仅次于钾[4], 与神经、肌肉及心脏功能密切相关[16],对维持细胞膜结构和调节细胞的生长具有重要作用[17],是能量传输、贮存和利用的关键元素,还是新陈代谢过程中各种酶系统的重要活化剂,并参与人体内几乎所有的新陈代谢过程,如骨细胞的形成、蛋白质的合成等。另外,镁具有诱导骨生长的作用,能加速骨愈合,还可以调节DNA和RNA结构,降低癌症发病率,增强心血管的抗病毒能力[1],减少血液中胆固醇的含量,从而防止高血压、动脉硬化和心肌梗塞等疾病[16]。而以镁作为医用植

镁合金成份分析与市场应用

镁合金环球镁/林来康 一.镁合金的发展 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,但与铝合金相比,镁合金的研究和发展目前还很不是很成熟,所以镁合金的应用也还很有限。目前,镁合金的产量只有铝合金的1%。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件,其中90%以上是压铸件。 限制镁合金广泛应用的主要问题是:由于镁元素极为活泼,镁合金在熔炼和加工过程中极容易受外界环境因素的干扰而影响到生产品质,因此,镁合金的生产难度比较大;在镁合金的生产技术还不是很成熟和完善下,镁合金成形技术与后续制程仍然有待进一步推广与发展。 镁合金的耐酸的腐蚀性比较较差;而现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低,也限制了镁合金在高温场合的应用;尤其是镁合金的常温力学性能,特别是塑韧性与延展性是还有待进一步提高;所以镁合金的合金系列相对很少,而变形镁合金的研究开发也是严重滞后,不能广泛的适应不同商业的应用场合要求。 我国具有丰富的镁资源,原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域,我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面,我国的原镁质量差,镁合金锭的质量也不尽如人意,出口缺乏竞争力,作为结构材料应用。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系(Az)、Mg-Al -Mn系(AM)和Mg-Al-Si-Mn系(As)、Mg-Al-RE系(AE)、Mg-Zn-Zr n(ZK)、Mg-Zn-RE系(zE)等合金。 ASTM标准 常用铸造镁合金的牌号及性能

二.常见的镁合金压铸用系列: 目前常用的镁铝合金有4个系列:AZ(Mg-Al-Zn-Mn),AM(Mg -Al -Mn),AS(Mg–Al-Si),AE(Mg-Al-RE),其中AE 系列镁合金蠕变强度高。AZ 系和AM 系镁合金是目前应用最广泛的商业化Mg-Al 基铸造镁合金。 以下适应压铸或铸造用的镁合金 镁合金的化学成份( % )按国标准GB/T19078-2003 应用户需要可加入百万分之 5 到 15 的铍。 镁合金的机械性能: 主要用途:适应用户的要求提供具有各种化学成份和机械性能的压铸或铸造用的镁合金 三.镁合金的新进展 镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程材料。在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250Mpa,最高可达600多Mpa。屈服强度,延伸率与铝合金也相差不大。

镁及镁合金的主要物化性能

镁及镁合金的主要物化性能铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。用镁合金铸件代替铝合金铸件,在强度相等的条件下,可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。镁合金和铝合金一样,根据加工方法可以分为变形(压力加工)镁合金和铸造镁合金两大类。这些年来,随着压铸技术的发展,压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。此外,镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。 镁属于轻金属,纯金属镁为银白色,在空气中极易被氧化,形成一层薄氧化膜,可以防止其进一步氧化。 镁化学活性很高,在自然界中很难遇到纯镁矿。在海水中以氯化物存在,约含百分之零点一四,在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在,含量达到百分之二点三五。 制取镁的方法方法有:第一种,熔融氯化镁电解法,它是主要的制镁法;第二种,用硅铁还原氧化镁的硅热法;第三种,用碳还原氧化镁的碳热法。 镁及镁合金的主要物化性能:(1)密度,20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3,650摄氏度熔化温度下密度约为1.65g/cm3,液态镁密度为1.58g/cm3;(2)凝固体积收缩率为4.2%,相应线收缩率为1.5%;原子叙述12,原子价+2,相对原子质量24.30。热性能:熔点,在标准大气压下,金属镁的熔点是650℃±1℃。沸点在标准大气压下,金属镁的沸点是1107℃±3℃。再结晶温度金属镁的再结晶温

度最低位150℃。再膨胀金属镁固体体积膨胀系数二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6,液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。比热容(C)温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。燃点空气中加热时,金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。

镁铝合金和铝合金的散热比较

在镁合金会比铝合金散热性能好,这点我曾经拿过这种镁合金散热灯壳来做分析。1、根据公式:Q=dvC△t = cm△t(dv=质量m),其中Q—热量;d=比重;V=体积;C=比热容;△t =(t1-t2)变化的温度;△t =Q/ dvC=Q/ mC,当相同体积与形状的AZ91D 与A380,如果在接受相同的热量Q时,二者变化的温度比为:△tMg /△tAl =dC(Al)/ dC(Mg)=2.74x0.23/1.81x1.05=1/3; AZ91D的比热容为0.25;A380的比热容为1,0. 即镁合金AZ91D与铝合金A380的温差比为1/3;问题就在于镁合金的散热器质量可以做的比铝合金还轻,在厚度与鳍片上的厚度,都还是薄壁,而且重量还是比较小时,这时C=Q / m△t的C值(比热容)就会加大,以目前设计的铝合金散热器的重量为一般镁合金重量的3倍。所以镁合金散热器的C值(比热容)就会是3倍的铝合金散热器的C值(比热容)。即使在理论上镁合金材料的C值(比热容)只有铝合金材料的1/3,但整体来说,其C值仍然与铝合金散热器一样。但问题就在与散热器的两端温差比又能代表什么? 2、基本上AZ91D导热系数51W/mk;A380导热系数96.2W/mk;其导热的功能实际上是相差到一倍。这就表是对于相同体积与形状的情况下,AZ91D 与A380材料的散热器在热的传导上还是有差距。也就是当某热源生产的热量(温度)由散热片根部传递到顶部的速度,理论上A380比AZ91D会快一倍。即A380材料的散热器根部与顶部的温度差,比AZ91D材料的散热器小。任何的散热都靠热传导、热对流、热辐射的热量传播三种途径,虽然空气导热系数低,但能够尽快的通过空气的热对流、热辐射来传播热量才是散热解决的方式,而光只是去评比散热器根部与顶部的温度差,事实上,对整个散热装置是没有帮助的,因为散热最终的目标还是要空气来降低温度。 这意味着由AZ91D材料制作的散热片根部的空气温度与顶部的空气温度温度差,比A380材料制作的散热片大,只会更会加速散热器内部与外部空气的扩散对流,使散热效率提高。 这里就是散热效果不是完全去考虑从散热片根部传递到顶部的速度,而是如何在短时间内将热度排除与外界的空气多对流。以常州环球镁他们的设计就是尽量去缩短这个距离,让镁合金在体积比较小的情况下,厚度减少,鳍片数量减少。并尽量减少散热器里面的介质接触干扰,期能尽快地作出内部与外部空间的空气对流,并让散热器内部的高温空气直接与镁合金散热器对接,也达到与外界空气对流的效果。 3.实际测试情况: 3-1.我曾经对这种设计的LED灯镁合金散热器与一般的LED灯铝合金散热器进行温度变化测试。测试方式是对灯具进行100℃加热30min后,撤除热源,在室内空气温度25℃下,每隔30sce测定一次温度。结果镁合金散热器,其降温的速度明显大于铝合金散热器,而且在短时间就可以将整个散热器做空气对流的效果。3-2. LED球型灯泡的散热器重量越轻越好:我去称过常州环球镁的镁合金散热器

高性能镁合金发展现状与趋势

高性能镁合金发展现状与趋势 摘要 随着人们对能源和环境的日益关注,镁及镁合金的应用正在受到前所未有的关注。镁是我国少有的几种优势金属资源之一,在过去的15年里,我国的镁工业从弱小到壮大,目前已成为世界上原镁生产的绝对大国,2003年镁产量更是占世界总产量的60%以上。从2000年开始,在师昌绪等院士的直接推动下,我国镁合金的研究和应用也取得了举世瞩目的成绩,逐步从镁生产大国向镁研发和应用强国迈进。过去5年里,我国在高性能镁材料的研究,镁加工装备的开发以及镁合金深加工产品的开发应用方面都取得极大的进展。从镁产业的角度来讲,已经形成了从原材料到深加工一直到应用的完整产业链,从镁研究开发的角度来讲,已经初步形成了从基础研究到应用研究一直到产品开发的完整科研开发体系。镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料,近年来已成为全球学术界的一个研究热点,并越来越受到工业界的重视。目前我国在镁合金的研究和应用上取得了很大进展,已经研制出耐热镁合金、高强高韧镁合金等新材料,在变形镁合金领域也取得了突破,本文重点介绍几种有特色和良好应用前景的高性能镁合金,以及镁合金成形加工技术的最新研究进展。高性能镁合金包括阻燃镁合金、低成本高强度铸造镁合金和高强耐热变形镁合金,成形加工技术包括镁合金涂层转移精密铸造技术、镁合金熔体复合纯净化技术、不含六价铬离子的镁合金超声阳极氧化表面处理技术、大型镁铸件低压成型技术以及镁板差温拉深工艺。镁合金的深入研究有力地推动了镁合金产业的发展。 关键词镁合金发展现状趋势 正文 1、我国镁及镁合金现状 我国目前在镁工业方面拥有三项"世界冠军"。第一是镁资源大国,储量居世界首位。在青海盐湖蕴藏着氯化镁32亿吨,硫酸镁16亿吨。在辽宁、山西、宁夏、内蒙、河南等省区菱镁矿均有很大储量,仅辽宁大石桥一带的储量就占世界菱镁矿的60%以上,矿石品位高达40%。第二是原镁生产大国,2003年我国共生产原镁35.4万吨,约占全球总产量的67%。第三是出口大国,年产量80%以上的镁出口到国际市场。尽管如此,我国的镁工业还存在着不少问题,主要表现在:1)原镁生产技术比较落后,质量不够稳定,镁锭中的夹杂物和有害元素含量大大超标,难以满足压铸、板材轧制和冲压等高端产品的生产需求;2)出口产品绝大多数是廉价的纯镁锭,镁合金出口比重只有15%左右,镁合金制品出口则更是微乎其微,因此出口利润低效益差,而对于军工生产所需求的高性能镁合金板材和型材还需要从俄罗斯进口;3)原创性的研究成果缺乏,目前出口的所有镁合金锭几乎全部按照国外的牌号生产,而且在镁合金产品加工中的关键技术和装备大部分依靠进口。 中国镁合金产品的生产和应用现状是,镁合金的优势已经被许多企业所认识,在汽车、摩托车和3C产业中镁合金已经开始获得应用,用户包括如上汽、一汽、二汽、奇瑞、隆鑫、海尔等,例如,一汽铸造有限公司AM50镁合金方向盘骨架;镁合金压铸迅速增长,台湾、香港和大陆投资的镁压铸厂分布在向几乎全国各地,各种压铸机数量超过50台;变形镁合金加工开始起步。 2、我国镁合金研究现状 国家相关研究和应用计划包括,科技部组织实施的"十五"攻关计划重大专项"镁合金应用开发及产业化"、"十五"863计划相关项目、重点国际合作计划、科技型中小企业创新基金,国家自然科学基金委立项的国家自然科学基金,国防科工委的民口军工配套项目,经贸委的技改项目,国家发改委的高技术示范工程等。 十五科技攻关重大专项"镁合金应用开发及产业化"的目标是,建立镁合金技术创新体系;

铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点

铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点本文非原创,摘自中国自行车网:https://www.360docs.net/doc/5918625684.html,/news/show.php?itemid=2853 目前市场上自行车车价材质主要有铝合金车架、钛合金车架、镁合金车架、碳纤维自行车车架等几种,哪种材料的车架性能更加优越?车架材质选用哪种好?下面为大家详细介绍一下各种材质的自行车的优缺点,方便大家选购一款质地、价格、性能都完全复合自己的爱车。 ●铝合金自行车车架的优点 (1)可以制作重量轻的自行车车架 铝的比重轻但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法,简单地说,在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时,会引起时效析出,若没有经过这个程式的自行车车架,也会引起常温时效。就是说把自行车车架放置在房间内也会逐渐变强。 许多铝合金制自行车车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2,或者1/5的程度。 有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等),严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效,因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理,通过热处理其强度可以增加5倍。 另外,7005合金也常用来制造自行车车架,它的强度比不上7075,但是它在常温下也能

够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低,因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。 (2)车架长时间使用外观不怎么变化 铝本身是很容易受腐蚀的金属,在空气中几乎不存在没有被氧化的铝,放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢?原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白) 另一方面,骑这种材料制造的自行车时,骑的次数越多,应力发生的次数也高,强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量,许多自行车车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作自行车车架,到底长时间使用后强度变化将是如何呢!Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道,这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的资料,能提高140%。,KET处理是:疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因,因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。 ●铝合金自行车的缺点 (1)铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道,或者改变形状如cross-over管、padded管等。 (2)需要进行热处理 必需进行热处理,否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管,多数情况是管道厂家指定热处理条件。 ●钛合金自行车车架的优点

镁合金的一些知识(一)

镁合金的一些知识(一) 特点 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的 镁合金(英文:Magnesium alloy)的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程塑料。可作为阴极保

护材料。 在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪音影响。 镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250MPA,最高可达600多Mpa。屈服强度,延伸率与铝合金也相差不大。 镁合金还个有良好的耐腐蚀性能,电磁屏蔽性能,防辐射性能,可做到100% 回收再利用。 镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高,可进行高精度机械加工。 镁合金具有良好的压铸成型性能,压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。 但镁合金线膨胀系数很大,达到25~26 μm/m℃,而铝合金则为23 μm/m℃,黄铜约20 μm/m℃,结构钢12 μm/m℃,铸铁约10μm/m℃,岩石(花岗岩、大理石等)仅为5~9 μm/m℃,玻璃5~11 μm/m℃。 镁合金牺牲阳极是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其

镁合金的发展及应用

关于镁合金的发展及应用的研究现状的综述 摘要:镁合金在工业生产中已经得到了广泛的应用,这里综述了镁合金的特点及其研究新进展,重点介绍了镁合金在汽车工业、航空航天、现代兵器、核工业以及电子产品等领域的应用,最后展望了镁合金在尖端科技领域中的广阔的应用前景。 关键字:镁合金,应用,特点,新进展,应用前景 Review of the status quo about the development and application of magnesium alloy Abstract:Magnesium alloy has been widely used in industrial production, here reviewed the characteristics of magnesium alloy and its new progress, and focuses on the application of magnesium alloy in the fields of automotive, aerospace, modern weapons, the nuclear industry and electronic products. Finally, outlook the future potential applications of magnesium alloy in the field of cutting-edge technology. Key words:magnesium alloy, applications, features, new progress, the future potential applications 随着航空航天、交通运输、信息产业的发展,新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。在许多领域,传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金,是目前实际应用中最轻的金属结构材料,具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。 1.镁合金的特点 与其他金属相比,镁合金具有以下特点: (1)镁合金的比重小,是目前最轻的结构材料,密度在1.75—1.85g/cm3之间,是钢密度的23%,铝密度的67%,塑料密度的170%[1]。镁合金比强度明显高于铝合金和钢,仅略低于比强度最高的纤维增强材料;比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料,具有很好的优越性。 (2)镁合金阻尼性能好,与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量,在同

镁合金的优缺点及应用

镁合金的优缺点及应用 镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料,比重与塑料相近,刚度、强度不亚于铝,具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能,并且可以全回收无污染。镁合金质量轻,其密度只有1.7 kg/m3,是铝的2/3,钢的1/4,强度高于铝合金和钢,比刚度接近铝合金和钢,能够承受一定的负荷,具有良好的铸造性和尺寸稳定性,容易加工,废品率低,具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁,非常适合用于汽车的生产中,同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。 一、镁合金的优点 1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中,镁的密度最小,是钢的1/5,锌的1/4,铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同,因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加,故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。 2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时,易产生较大的变形。但当受冲击载荷时,吸收的能量是铝的1.5倍,因此,很适合应于受冲击的零件—车轮;镁合金有很高的阻尼容量,是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。 3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良

好的压铸材料,它具有很好的流动性和快速凝固率,能生产表面精细、棱角清晰的零件,并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低,与生产同样的铝合金铸件相比,其生产效率高40%~50%,且铸件尺寸稳定,精度高,表面光洁度好。 4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具,工具消耗低。而且不需要磨削和抛光,用切削液就可以得到十分光洁的表面。 5、资源丰富。中国是镁资源大国,菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富,为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90年代以来,随着改革开放和市场经济的不断深入发展,中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt,几乎占世界镁产量的40%,位居全球第一。2005年,原镁产量达到354 kt,原镁产能接近600 kt,比2004年净增100kt,同比增长32.1%,占全球镁产量的2/3,成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。 二、镁合金的缺点 1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力,其在高温下甚至还处于固态的情况下,就很容易与空气中的氧气发生反应,放出大量热,且生成的氧化镁导热性能不好,热量不能及时发散,继而促进

镁合金的生物性能

1,为什么镁合金可以作为生物可降解材料? (1) 2,镁合金的实验数据与人体测试的差别? (1) 3,镁合金不适用于做可降解材料的原因? (3) 4,最适合的材料? (4) 5,镁合金发展的瓶颈?降解速度过快 (5) 6,各种元素对镁的作用?(论文5) (5) 7,镁合金的发展史? (6)

1,为什么镁合金可以作为生物可降解材料? 生物力学性能:密度与人体骨骼最接近。弹性模量为人体骨骼的两倍,不及钛合金的50%,能有效缓解应力遮挡效应(镁的弹性模量和压缩屈服强度和人骨相近,可避免材料弹性模量较高时因应力屏蔽效应造成骨质吸收,而弹性模量过低则不能起到刺激骨生长的作用[5])。 生理作用及代谢:镁是人体必需的营养元素,与钠、钾、钙元素一起构成人体细胞内外最重要的4种阳离子。镁是多种酶的激活剂和辅助因子。镁是骨骼和牙齿的重要组成部分,对预防骨质疏松有一定作用。就人体循环系统而言,镁可引起血管扩张,同时有防止动脉粥样硬化的作用。镁参与体内三大产热营养素代谢、神经冲动产生与传递、肌肉收缩等[4,5]。肾脏是镁代谢调节的中心,肾小球对血镁进行过滤,95%~98%由肾小管再吸收。肾的调节作用可在一定范围内保持血镁正常。因此,将可吸收镁合金的降解速度控制在一定范围内,不超过肾脏代谢能力,就能保持较好的安全性[4,6]。(论文9)镁是人体内含量仅次于钾的细胞内阳离子,在新陈代谢过程中起着重要作用,镁也是组成生物体骨的主要成分,能够促进骨、牙齿及细胞形成并在骨的矿物质代谢中具有重要的调节作用[3]。此外,由于镁合金所具有的金属材料特性,其塑性、刚度、加工性能等都要远优于现已开始临床应用的聚乳酸等可降解高分子材料[4],因而更适于在骨等硬组织修复和介入治疗方面的临床应用。更令人欣喜的是,全球现有实验中所选用的镁合金在血液及骨环境下进行短期实验观察时均没有不良后果产生[5]镁具有很好的生物相容性,可以减缓细胞膜表面对植入物的排斥。 镁是300 多种酶的共存因子,能够稳定DNA 和RNA 的结构[5],调节神经肌肉和中枢神经系统的活动,抑制神经的兴奋,保障心肌正常收缩。人体大约70 kg 体重中包含有35g 镁[3]。世界卫生组织提出,镁的每日摄入量男性为300mg,女性为280 mg,儿童为250 mg,婴幼儿为80mg。镁的密度为1.74 g/cm3,而铝和铁的密度分别为镁的1.6 倍和4.5 倍[5] 3VormannJ.Magnesium:Nutritionandmetabolism[J].MolAspectsMed,2003,24(1):274StaigerMP,PietakAM,HuadmaiJ,etal.Magnesiumanditsalloysasorthopedicbiomaterials:Areview[J].Biomate-rials,2006,27:1728 5郑玉峰,顾雪楠,李楠,等.生物可降解镁合金的发展现状与展望[J].中国材料进展,2011,30(4):30 2,镁合金的实验数据与人体测试的差别? 体外实验缺乏统一的标准,加之体外实验常规方法(失重测试、氢气体积监控、pH检测、电化学测试、阻抗分析等)各有利弊,同时模拟体液(Simulatedbodyfluid,SBF)的选择更是各有不同(见表1),这使得研究者的实验结果存在不小差别,甚至大相径庭。

alloy_镁、镁合金、铝合金、锌合金的特性对比

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;

镁铝合金的对比

一:镁合金的重要性能 1化学物理性能 以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小 (1.8g/cm3左右),比强度高,弹性模量大,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。 在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3,是铁的 1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。 2:镁合金的特点 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。 镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程塑料。

3:镁合金应用 目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2 类。 (1) 壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动 机前盖、气缸盖、空调机外壳等。 (2) 支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。 根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重, 汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg, 每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2非放2.5 g , 年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大,汽车的轻量化成必然趋势。 手机电话,笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。 虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,镁合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面。 在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。 电磁波屏蔽性: 镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。 在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金,可减小振动达到低骚音。此外,为了在汽车受到撞 击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用 镁合金

镁铝合金的对比

一:镁合金的重要性能 1:化学物理性能 以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3左右),比强度高,弹性模量大,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。 在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。 2:镁合金的特点 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。 镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程塑料。

3:镁合金应用 目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。 (1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。 (2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。 根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g,年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大,汽车的轻量化成必然趋势。 手机电话,笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。 虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,镁合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面。 在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。 电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。 在硬盘驱动器的读出装臵等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金,可减小振动达到低骚音。此外,为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用

镁合金的分类及特点

镁合金的分类及特点 镁合金的分类 镁合金是以金属镁为基体,通过添加一些其它的元素而形成的合金,镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10],一般说来镁合金的分类依据有以下三种:合金化学成分、成形工艺和是否含锆。 镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中,为了分析方便,简化和突出合金中主合金元素的作用,可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。 ' 按合金中是否含锆,镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为:Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有:Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al 系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金,又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中,对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金,由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物,并沉入坩埚底部,无法起到细化晶粒的作用[12]。 按成形工艺镁合金可分为两大类,即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前,铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛,但与铸造工艺相比,镁合金热变形后合金的组织得到细化,铸造缺陷消除,产品的综合机械性能大大提高,比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此,变形镁合金具有更大的应用前景。 主合金元素的作用 根据镁合金的强化效果,其合金的元素可以分为三类[14,15]: 1)既提高强度又提高韧性的合金元素,按作用效果顺序为: ( 强度标准:Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th;韧性标准:Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu; 2)强化能力较低,提高韧性的元素:Cd,Ti和Li; 3)强化效果较好,但使韧性降低的元素:Sn、Pb、Bi和Sb。 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 Mg-Zn系合金 》 纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用,因为该合金的铸造性差,合金组织粗大,容易出现偏析和热裂等铸造缺陷,对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点,就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素,达到细化晶粒,使组织均匀化,减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素,会使合金的韧性和时效硬化明显增加,这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度,因而可在较高的温度固溶,使更多的Zn、Cu溶于合金中,增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对

医用镁合金的优缺点以及局限性

骨钉、髓内针等是目前临床上常用的骨内固定器械。它们主要是用不锈钢、钛合金等材料制成。张小农介绍说:“现有骨内固定材料弹性模量远高于人骨,用于骨固定可能会引起应力遮挡效应,使骨骼受损部位得不到必要的应力刺激,导致愈合不完全,骨骼强度下降,骨愈合延迟,容易再次骨折,甚至引起手术失败;而且这些材料大多含有毒性金属元素,在人体内会缓慢释放有毒离子,诱发炎症,对人体产生不利影响;还有一点值得引起重视的是目前常用材料多为永久性植入材料,病人骨折愈合后,需要进行二次手术取出,增加了患者的痛苦和经济负担。” 虽然目前临床上也有一些可降解的聚合物(如聚乳酸类)骨内固定材料已经投入使用,但这种聚合物也存在力学性能差、酸性降解产物引发炎症等问题。 “针对这些弊端,发展可降解金属生物材料具有重要价值。”张小农说,“国际上对可降解吸收的金属材料研究已开始起步,如欧洲的德国、瑞士等研究的稀土镁合金、镁铝锌合金等,国内许多研究机构也在研究镁钙合金、镁锰锌合金等,这些研究都针对骨科植入器械、血管内支架等领域开发目标产品。资料显示,国外稀土镁合金的血管支架已经进行了人体实验,但目前临床还没有投入使用的产品。” 镁锌合金的五大优势 张小农课题组是依据生物相容性、力学性能和降解性能的综合要求,来设计新型可降解吸收金属材料的。 他们选择的研究对象是由全部营养元素组成的生物镁合金材料。张小农指出,镁作为人体必需的营养元素,具有良好的生物安全性基础,利用镁与水的腐蚀反应,开发体内可降解吸收的镁合金生物材料已被证明是科学的、可行的。 据张小农介绍,他们研究的镁锌合金主要有五特点:第一,体内可降解。该材料被植入人体后,经过一定时期,骨折愈合后,完成固定任务,可以在体内降解,被人体逐渐吸收,可免去二次取出手术,减轻患者痛苦和经济负担。第二,力学性能优良。镁合金弹性模量与人骨接近,可以有效降低应力遮挡效应,同时其力学性能,如拉伸强度等远高于目前临床应用的可降解高分子聚合物材料,可以好地满足临床需求。第三,生物安全性好。镁是人体必需的营养元素,对人体的新陈代谢等生理作用至关重要。此外镁、锌元素可以促进骨细

镁合金特点

镁合金的特点 一、在实用金属中是最轻的金属 镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属。 应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。 二、高强度、高刚性 镁合金的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。 应用范围:手机电话,笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。 三、传热性好 虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,镁合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面。 应用范围:在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。 四、电磁波屏蔽性好 镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。 应用范围:在手机电话的壳体和屏蔽材料上使用了镁合金。 五、机械加工性能好 镁合金比其他金属的切削阻力小,在机械加工时,可以较快的速度加工。 表:各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1) 金属名切削阻力 镁合金 1.0 铝合金 1.8 黄铜 2.3 铸铁 3.5 六、耐凹陷性好 镁合金与其他金属相比抗变形力大,由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。

对振动、冲击的吸收性高 由于镁合金对振动能量的吸收性能好,使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外,冲击能量吸收性能好,比铝合金具有更好的延伸率的镁合金,受到冲击后,能吸收冲击能量而不会产生断 裂。 应用范围:在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金,可减小振动达到低骚音。此外,为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用镁合金。 七、抗蠕变性能好 镁随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变少。 八、再生 镁合金与塑料不同,它可以简单地再生使用且不降低其机械性能,而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。镁合金与其他金属相比,熔点低,比热小,在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。 九、表:各种材料的物理性质比较 材料名密度 (g/cm3) 熔点 (℃) 导热系数 (W/Mk) 抗拉强度 (MPa) 屈服点 (MPa) 延伸率 (%) 比强度杨氏模量 (GPa) 镁合金(触变成形) AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45 AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45 铝合金 (压铸成形) 380 2.70 595 100 315 160 3 117 71 钢铁碳素钢 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 十、镁合金的种类 1、合金名称

相关文档
最新文档