话说镁合金的分类
镁合金的分类及特点
镁合金的分类及特点1.2.1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。
1.2.2 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。
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。
镁合金
简 介
镁由菱镁矿、光卤石、盐矿、卤水以及海水中提炼制取，主
要通过熔融氯化镁（MgCl2）电解还原得到。
在25℃时纯镁密度为1.76g/m3，密度比铝小，熔点为650℃。 镁具有密排六方结构，滑移系较少。在250℃以上由于增加
了滑移系，塑性较好。
屈服强度和弹性模量较低。 在大气中有足够的耐蚀性，在氢氟酸、碱和矿物油中也耐蚀，
镁合金的合金元素
稀土元素与镁不仅共晶温度比Mg-Al和Mg-Zn系高，Mg-RE系的α
固溶体和稀土化合物（Mg9Nd，Mg9Ce等）的耐热性也高，原子扩 散速度慢，有利于抗蠕变性能，故Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn系合金
是耐热Mg合金，可在150~250℃工作。
RE除了提高耐热性外，还能降低液、固二态合金的氧化速度，改
目前已取代MB1镁合金，用于生产飞机的蒙皮、壁板及润滑 系统的附件。使用温度低于200℃。
Mg-RE系耐热镁合金
Nd、Y、Ce等稀土元素可显著提高镁合金的
工作温度。
重要的合金系有Mg-Nd， 可利用Mg9Nd的沉
淀强化作用。Nd含量在3％时室温强度可达
到最大值。加Mn和Ni可进一步提高Mg-Nd合
其中Al的名义成分为9%，Zn的名义成分为1%。
变形镁合金
主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、
Mg-RE-Zr、Mg-Mn、Mg-Li系。
Mg-Zn-Zr系合金
这类合金是热处理强化变形镁合金。 MB15为其中的一种。成分：w(Zn)=5~6%，w(Zr)=0.3~0.9%，
化，是Mg合金的主要强化相，有较强的时效硬化效
应。
镁合金的合金元素
Zr（3.8％），Mn（3.4％）主要作用是细化
常用的稀土镁合金种类
常用的稀土镁合金种类
稀土镁合金是一种高性能的轻质合金，由稀土元素和镁元素组成。
它具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
下面介绍几种常用的稀土镁合金种类。
1. AZ91D合金
AZ91D合金是一种常用的稀土镁合金，由9%铝和1%锌组成，加入稀土元素后，可以提高合金的强度和耐腐蚀性能。
该合金具有优异的机械性能和加工性能，广泛应用于汽车、航空、电子等领域。
2. AM50A合金
AM50A合金是一种含铝的稀土镁合金，由5%铝和0.5%锰组成，加入稀土元素后，可以提高合金的强度和耐腐蚀性能。
该合金具有优异的机械性能和加工性能，广泛应用于汽车、航空、电子等领域。
3. WE43合金
WE43合金是一种高强度的稀土镁合金，由4%铝、3%锆和0.5%稀土元素组成，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
该合金广泛应用于航空、航天、国防等领域，是一种重要的结构材料。
4. ZK60A合金
ZK60A合金是一种含锆的稀土镁合金，由5.5%锌、0.45%锆和0.8%稀土元素组成，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
该合金广泛应用于航空、汽车、电子等领域，是一种重要的结构材料。
稀土镁合金是一种重要的轻质合金，具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
不同种类的稀土镁合金具有不同的组成和性能，可以根据具体的应用需求选择合适的合金。
镁合金材料
二、镁合金的分类和性能
按化学成分
Mg-Mn，Mg-AL-Mn(AM)，Mg-AlZn-Mn(Az)，Mg-Zn-Zr(Zr) 等
镁 合 金
是否含变质剂锆
无锆镁合金和含锆镁合金
强烈的细化晶粒作用
按加工工艺
铸造镁合金和 铸造镁合金和变形镁合金
铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。 大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其 是采用压铸工艺（ Casting）生产。 是采用压铸工艺（Die Casting）生产。压铸工艺生 产镁合金具有生产效率高、精度高、 产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良 和可生产薄壁及复杂形状铸件。 和可生产薄壁及复杂形状铸件。 最常见的压铸镁合金是Mg Al系合金 Mg- 系合金， 最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金 化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。 化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。通过 控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、 控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐 蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、 蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用 量最大的AZ91合金。 量最大的AZ91合金。 AZ91合金
镁合金材料在交通领域的应用
目前镁合金压铸汽车零部件 至少已超过60 60种 至少已超过60种，如：汽车 仪表板、座位架、方向盘、 仪表板、座位架、方向盘、 变速箱、轮毂等。 变速箱、轮毂等。 优点主要有：减重、 优点主要有：减重、降低油 耗外, AM） 耗外,镁-铝-锰（AM）系列镁 合金延伸率高， 合金延伸率高，可增加零部 件的抗冲击能力, 件的抗冲击能力,减少震动与 噪声。 已采用镁合金压铸件的有通 奔驰、福特、大众、 用、奔驰、福特、大众、菲 亚特-阿尔法等汽车公司。 亚特-阿尔法等汽车公司。
镁合金ppt课件
PART 04
镁合金的应用领域
REPORTING
航空航天领域
01
02
03
轻量化需求
镁合金的密度低，能有效 降低航空航天器的整体重 量，从而减少燃料消耗和 碳排放。
高温环境适应性
镁合金具有较好的耐高温 性能，能在航空发动机等 高温环境下稳定工作。
高强度与刚度
镁合金经过特殊处理后， 可具备较高的强度和刚度 ，满足航空航天器的结构 需求。
阔。
随着技术的不断进步，镁合金的强度、 韧性、耐腐蚀性等性能得到了显著提升 ，为镁合金的应用提供了更多可能性。
全球范围内的政策支持也为镁合金的发 展提供了有力保障，例如欧盟的“欧洲 绿色协议”和中国的“双碳目标”，都 将镁合金作为一种重要的绿色材料进行
推广和应用。
镁合金面临的挑战与问题
镁合金的耐腐蚀性相对较差，需要采取有效的表面处理和防护措施。
镁合金的分类与应用
分类
根据成分和用途，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两 类。
应用
广泛应用于航空航天、汽车、3C电子等领域，以实现产品轻 量化。
镁合金的发展历程与趋势
发展历程
从20世纪30年代开始研究镁合金， 经过几十年的发展，其应用领域不断 扩大。
趋势
随着环保意识的提高和新能源汽车的 快速发展，镁合金的应用前景更加广 阔。
建筑领域
镁合金的耐腐蚀性和高强度使其可用于建筑结构 件和装饰材料，提高建筑的使用寿命和美观度。
PART 05
镁合金的未来展望与挑战
REPORTING
镁合金的发展前景
镁合金作为一种轻量化材料，在汽车、 航空航天、电子产品等领域具有广泛的 应用前景。随着环保意识的提高和能源 消耗的增加，镁合金的应用前景更加广
材料进展-镁合金
去应力退火
：既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、 校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或 铸锭中的残余应力。 变形镁合金常用的去应力退火工艺
合金牌号 MB1 MB2 MB3 MB15 板材 温度/K 478 423 523~553 时间/h 1 1 0.5 － 冷挤压件和锻件 温度/K 533 533 — 533 时间/h 0.25 0.25 _ 0.25
镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。
可热处理强化的铸造镁合金有六大系列，即：Mg-Al-Mn 系， Mg-Al-Zn系， Mg-Zn -Zr系， Mg-RE-Zn -Zr系， Mg-Ag-RE -Zr系和Mg-Zn -Cu系。 可热处理强化的变形镁合金有三大系列： Mg-Al-Mn系， Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Cu系。
人工时效 ：部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固
溶处理而直接进行人工时效。如MB15合金，人工时效制 度为（433±5）K/10h, 空冷，强度得到大幅度提高。
固溶和时效 固溶处理＋人工时效：固溶处理后人工时效（T6）可以提
高镁合金的屈服强度，但会降低部分塑性，这种工艺主要应 用于Mg-Al-Zn和Mg-RE-Zr合金。此外，含锌量高的 Mg-Zn Zr合金也可以选用T6处理以充分发挥时效强化效果。 进行T6处理时，固溶处理获得的过饱和固溶体在人工时效过 程中发生分解并析出第二相。时效析出过程和析出相的特点 受合金系、时效温度以及添加元素的综合影响，情况十分复 杂。 如： ZM5 合 金 （ Mg-Al-Zn系 ） ，固溶处 理温度为 ： 683～ 688K，保温时间8～20h，保温时间的长短根据晶粒尺寸和工 件尺寸大小确定；高铝低锌镁合金晶粒长大倾向严重，其时 效温度为458～473K，低温时效时基体晶粒会析出细小的沉淀 相，提高合金的屈服强度而降低其塑性。
镁合金
镁及镁合金认知报告一、镁及镁合金的概述镁的元素符号为Mg,原子序数12，元素周期表中ⅡA族碱土金属元素，电子轨道分布1s2 2s2 2p6 3s2，其相对原子质量为24.3050。
纯镁具有金属色泽，呈亮白色，标准大气压下纯镁为密排六方结构，无同素异构转变。
镁是地壳中最丰富的元素之一，约占地壳组成的25%。
镁是常用金属结构材料中最轻的一种，其熔点为650℃，与铝熔点差不多，但密度是铝的2/3，为1.738g/cm3。
但是纯镁的力学性能很差，化学活性很强，电极电位很低，抗蚀性较差，由于具有以上缺点，镁至今还未成为可以大规模使用的结构材料。
镁与一些金属元素如铝、锌、锰、稀土、锆、银和铈等合金化后得到的高强度轻质合金称为镁合金。
镁合金的密度通常为 1.75-1.85 g/cm3，在现在的金属材料中最小，约为铝的64%，钢的23%，而其铸件的比强度和疲劳强度均比铸铝合金高，此外，镁合金的弹性模量较低，在弹性范围内承受冲击载荷时，所吸收的能量比铝高50%左右，可制造承受猛烈冲击的零部件。
镁合金阻尼性能好，适合于制备抗震零部件。
同时，镁合金具有优良的切削加工性能，切削速度大大高于其他金属。
镁合金还具有优良的铸造性能，可以用几乎所有铸造工艺来铸造成形。
正因为以上优点，镁合金在汽车、电子、电器、航空航天、国防军工、交通等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
但是，由于受材料制备、加工技术、抗腐蚀能力、抗蠕变性能以及价格因素的影响，目前镁合金的应用量远远落后于钢铁和镁合金。
二、镁合金的基本概念1.镁合金的分类一般来说镁合金的分类依据有三种：合金化学成分，成形工艺和是否含锆。
按化学成分，镁合金主要划分为Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn等二元，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn等三元系及其他多组分系镁合金。
按成形工艺，镁合金可划分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很多差异。
铝、锆为镁合金中的主要合金化元素。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
话说镁合金的分类
通常按三种方式对镁合金分类：合金化学成分，半成品加工成形工艺，是否含锆或铝。
按化学成分就是按其主要合金化元素分类：Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-Si、Mg-RE、Mg-Zr、Mg-Th、Mg-Ag 与Mg-Li等二元系合金，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE-Zr、Mg-Zn-Zr等三元系合金，Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Al-Mn-Zn、Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Zn-Zr-Ag、Mg-Al-Mn-Zn等四元合金及更复杂的多元合金，如Mg-Ag-Th-RE-Zr等五元合金，等等。
常规镁合金的品种虽远不如铝合金的多，也不如铜合金那么丰富多彩，但新的合金系不断涌现，性能优秀的镁合金显露头角，一些含新合金元素的镁合金成为研究热点。
向现有的镁合金添加微量合金化元素如表面活性元素钙、锶、钡、锑、锡、铅、铋等，对合金成分进行重新设计，以获得有良好综合性能的或有某种特殊性能的新型镁合金；含（钍（Th）的新型航天镁合金已获得实际应用，如Mg-Th-Zr、Mg-Th-Zn-Zr和Mg-Ag-Th-RE-Zr合金以用于制造火箭和飞船的一些零件，取得了好的效果。
不过Th是一种放射性元素，对人体健康与环境都有危害，被限制使用，有些国家如英国将含Th量大于2%的合金列为放射性材
料有关管理条例与规定，这不但很麻烦，而且加大了零件的制造难度与生产成本。
稀土元素可赋于镁合金一系列的优秀性能，有望成为可以替代钍的理想的镁的合金化元素。
看来，Mg-RE合金有着灿烂的应用前程。
按成形工艺可将镁合金分为：铸造的和变形的两大类，前者占镁消费量的85%以上，因为镁合金的加工成形性能差，生产工艺复杂，加工成本高，在很大程度上限制了它的广泛应用。
这两类合金在成分与冶金组织性能方面有很大差异，铸造镁合金主要用于压铸交通运输装备、机器、电气电子产品等零配件，压铸镁合金工件具有铸造效率高、表面品质优良、铸造组织优秀、晶粒细小均匀、可产壁厚薄和形状复杂的工件。
铝有相当高的强化效果，含铝的镁合金有良好的铸造性能，但铝的含量不得低于3%；锌也是镁合金的强化性合金元素，但合金中的含量高于2%则有较强的热裂倾向；Mn可与Al、Fe形成AlFeMn化合物，它的密度比镁合金熔体的大，会沉于炉底部，混入渣中，有害杂质Fe得以清除，Mn还能细化组织；稀土元素对镁合金的铸造性能入一些其他性能都有益。
Ni、Fe、Cu降低镁合金的抗蚀性，是极为有害的杂质，应严格控制其含量。
为推广镁合在结构中的应用，宜加强对变形镁合金的研究，但由于镁为密集六方晶格，塑性变形能力比铝及铝合金的低得多，几乎不可能获得既有高的室
温强度又有加工成形性能良好的镁合金，因此，早期的变形镁合金设计时要求其组织中不含或尽量少含金属间化合物，以使镁合金保持良好的塑性与高的力学性能，合金强度性能的提高主要靠合金元素的固溶强化和塑性变形引起的加工硬化。
过去使用的含1.5%Mn的镁合金就是这样的合金。
目前，变形镁合金使用的主要合金化元素有铝、锰、稀土、钇、锆、锌，它们一方面可以提高镁合金的强度性能，另方面可改善镁合金的热变形能力，从而可以进行锻压和挤压，AZ31B、C、E合金广泛用于挤压生产，具有高的强度性能与良好的塑性，它们属Mg-Al-Mn-Zn系合金，合金元素含量相等，但杂质含量则有别。
AZ31系列合金在轧制板、带材时的裂边倾向随铝含量的增大而上升，因此，AZ61合金几乎不同于轧制板、带材。
铝、锆是镁合金最主要的合金化元素，因此可根据其是否含铝、锆将其划分为含铝的或含锆的镁合金，以及不含铝或不含锆的镁合金。
锆是镁合金的很有价值的合金化元素，具有极强的细化晶粒作用，然而不尽如人意的是，它可与Mn、Al形成稳定的密度较大的金属间化合物，沉于坩埚或炉底部，削弱或甚至消除了应起的作用，为此除MBI5合金含锆外，其他的变形镁合金都不含锆，铸造镁合金
ZM5、ZM10也不含锆。