最轻的金属结构材料——镁锂合金
镁锂合金表面阳极氧化热控膜层制备及性能
镁锂合金表面阳极氧化热控膜层制备及性能刘云彦;李家峰;张立功;陈学成;白晶莹;崔庆新【摘要】研究阳极氧化电流密度、持续时间、封闭对镁锂合金表面阳极氧化膜层热控性能的影响规律,并测试膜层的微观形貌、热控性能、结合力、厚度均一性、常压热循环性能以及耐蚀性.结果表明:膜层半球发射率εH随着电流密度、持续时间的增加而增大,最终稳定在0.85～0.87之间;封闭对膜层半球发射率εH影响较小,封闭前后变化范围在±0.05以内;膜层可通过96 h中性盐雾考核.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】7页(P36-42)【关键词】镁锂合金;热控;阳极氧化;膜层【作者】刘云彦;李家峰;张立功;陈学成;白晶莹;崔庆新【作者单位】北京卫星制造厂,北京 100094;北京卫星制造厂,北京 100094;北京卫星制造厂,北京 100094;北京卫星制造厂,北京 100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TG178随着航天技术的进步，卫星、飞船等航天器向大型化、高精度和多功能等方面发展，导致航天器的有效载荷不断增加，因此对航天器结构轻量化提出了更高的要求。
镁锂合金密度为1.4 g/cm3，是目前最轻的金属结构材料。
同一个结构产品采用镁锂合金加工，重量可较普通镁合金减重约18%，较铝合金减重约46%，较钛合金减重约68%，较钢铁减重约80%；因此，镁锂合金是航天器实现结构减重的理想材料，在航天器研制领域具有良好的应用前景。
为保证航天器载荷产品在空间环境中的热稳定性以及地面存储阶段的耐腐蚀能力，需要增加载荷产品结构件表面的空间辐射散热能力及表面防护能力，需在镁锂合金宇航载荷产品结构件表面原位生长出一层与基体附着力良好，具备防腐、高半球发射率的热控一体化功能膜层。
载荷产品结构件表面在空间的热平衡温度主要取决于吸收-发射比（αS/εH），吸收-发射比越大（αS越大、εH 越小）则热平衡温度越高、吸收-发射比越小（αS越小、εH越大）则热平衡温度越低。
镁锂合金MSDS
镁锂合金MSDS毛宏玉Section 1. Chemical Product & Company Information第一项：化学品名称和制造商信息材料名称：镁锂合金(magnesium-lithium alloy )它是结构金属材料中密度最低者，在镁金属中添加锂元素，一般含锂8-16 %，其比重介于1.4-1.6，较一般镁合金的1.8更低，比塑料密度略高，强度200～340MPa，弹性模量45GPa。
阻尼大，是铝合金的十几倍，也就是能吸收冲击能量，减震降噪效果好.在屏蔽电磁干扰方面,镁锂合金也有突出表现。
镁锂合金材料除超轻外，最大特色为可常温塑性加工成型，如轧延、冲压等技术大量生产，也可铸造成型和半固态注塑成型。
制造商：西安**超轻材料有限公司地址：西安市阎良区国家航空****号Section 3. Hazards Identification第三项：危害信息镁在人体中含量约为体重的0.05%，它是生物必需的营养元素之一。
人体对锂的饮食需要量约为60～100 μg/d，大量吸入镁锂合金颗粒会造成人体轻微不适，产品片刺伤可能引发轻微炎症。
现无文献、研究表明镁锂合金其它危害性。
Section 4. First Aid Measures第四项：急救措施正常使用条件下镁锂合金不会进入人体，如吸入颗粒物，应送至其它场所，净体保温，清理口腔呼吸道。
如有其它不适立即送医。
Section 5. Fire Fighting Measures第五项：消防措施1. 镁锂合金材料合金状态不容易失火，但对镁锂合金经行机加工的过程中，产生的切屑和细粉仍有燃烧火爆炸的可能性，机加工场所环境应保持整洁通风。
2. 机加工切屑应及时从机床上清理干净，并单独存放，不应和其他切削混放，以避免加工其他材料的工件时（钢件）碰撞出的火星引起镁切屑的燃烧；磨削粉尘粉末很容易燃烧，悬浮在空气中时会引起爆炸，应采取措施，确保磨削粉尘正确收集与处置3. 加工完后及时清理零件表面的残余冷却液，并让零件保持干燥洁净；如长时间中断加工也应清理干净、干燥。
镁锂合金(Mg-Li),超轻镁锂合金,镁锂超轻合金,变形镁锂超轻合金应用
铸锭尺寸： Φ250*400mm 成分：LA141， LA91，LZ91等牌号 密度：1.36g/cm3 抗拉强度：大于 139MPa 延伸率：大于20%
中铝郑州研究院轻金属所合金 Φ250*400mm铸 锭重量不到30Kg
中铝郑州研究院轻金属所可以生产大规格尺寸镁锂合金
中铝郑州研究院轻金属所可以生产大规格尺寸镁锂合金
• 1957年，Clarkhe 和Sturkey在研究Mg-19.6Li18.5Zn时发现，由于析出相MgLi2Zn转变为 平衡稳定的LiZn相，室温下20-30h时效后， 合金快速的达到最大硬度。 • 1980年，Alamo和Barchik通过研究Mg11.4Li-1.4Alβ合金的沉淀强化现象并且证实 当合金完全固溶后在室温下时效，发生了 相的反应β-β+ θ+α，当θ相（ θ 相主要是平 稳的稳定相AlLi相）析出时合金的硬度达到 最大值。
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• 1955年，Jones通过对三元镁β合金（镁和锂 的比例为88:12）分析研究其强度和加工硬 化性能，Jones指出通过加入Cd、Zn或者Al 在铸造和轧制过程中可以产生最佳的性能， 但是在常温下合金不很稳定，另一方面添 加Si、Cu、Sn或者Ce后合金的机械性能出现 降低。
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超轻镁锂合金（Mg-Li）
• 中铝郑州研究院生产出超轻镁锂合金大
尺寸规格铸锭 • 尺寸规格：可生产Φ20-Φ300mm高度大于 400mm镁锂合金铸锭 • 可以做各种标准牌号以及非标牌号的镁锂 合金（Mg-Li）
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中考物理二轮复习热点问题专题复习——物质的基本属性(导电性、延展性、稳定性等)选择题专练有答案)
中考物理二轮复习热点问题专题复习——物质的基本属性（导电性、延展性、稳定性等）选择题专练（40题，有答案）1．西安交大柴东朗教授研制出目前世界上最轻的金属结构材料﹣﹣﹣新型镁锂合金，已应用于我国研制的全球首颗二氧化碳检测科学实验卫星中的高分辨率微纳卫星上。
它是通过向金属镁中添加金属锂，使其具备了低密度、高强度的优异力学性能和减震、消噪的高阻尼性能，以及抗辐射、抗电磁干扰性能，被称为未来最为“绿色环保”的革命错误性材料。
与铝合金相比，同样大小，重量仅是铝合金的一半，但强度高于铝合金。
关于该材料下列说法错误的是（）A．该材料的熔点很低B．该材料大幅减轻卫星的重量，显著提高有效载荷，降低了发射成本C．该材料对电磁波有屏蔽作用D．该材料可用于飞机的制造，可以减弱发动机轰鸣声对乘客的影响2．2018年4月，中国制造并批量生产世界“最薄玻璃”厚度仅有0.12毫米，堪比A4纸厚度，轿车撞不碎，不怕风吹雨淋，稳定性好。
下列性质不属于玻璃的物理性质的是（）A．透光性强B．稳定性好C．强度很大D．机械性能好3．浙江大学制造出一种由碳元素组成的超轻物质，其内部像海绵一样多孔隙，故名“碳海绵”。
碳海绵可用于处理海上原油泄漏事件，处理时，先用它吸收浮在水面上的原油，再通过挤压，将碳海绵内的原油进行回收。
此过程没有应用到下列“碳海绵”性质中的（）A．保温性能好B．易被压缩C．能吸油但不吸水D．密度很小，能浮于海面上4．悉尼科技大学的研究小组研发了一种独特的复合材料﹣﹣石墨纸，如图所示。
其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还可以回收利用。
未来应用非常广泛。
下列说法错误的是（）A．石墨纸是绝缘体，不易导电B．与钢相比，石墨纸的硬度较大C．石墨纸是一种环保材料D．与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小5．如图是某大学研究小组研发的一种独特的复合材料﹣﹣“石墨纸”。
其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢还要硬10倍且轻巧，还可以回收利用。
镁锂合金(Mg-Li),超轻镁锂合金,镁锂超轻合金,变形镁锂超轻合金应用
图 1 镁锂合金笔记本外壳和手机外壳
2、镁锂合金制备方法
2.1 真空熔炼制备镁锂合金 2.1.1真空感应熔炼制备镁锂合金
• 真空脱气作用：真空熔炼活泼金属，达到充分去除H2、 N2、O2的目的。。金属的脱气，可提高金属的塑性和强 度，真空度愈高，温度愈高，脱气时间愈长，有利于金属 的脱气。
真空熔炼优点
郑州轻金属研究院
轻金属材料研究所
•镁锂合金介绍
镁锂合金介绍-1
1、镁锂合金概述
1.1 镁锂合金发展历程 1.2 镁锂合金特点 1.3 镁锂合金应用
2、镁锂合金制备方法
2.1 真空熔炼制备镁锂合金 2.2 熔盐电解制备镁锂合金 2.3 镁锂合金的毒性及生产技术要求
3、合金元素对镁锂合金的影响
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 铝元素的影响 锌元素的影响 硅元素的影响 铜元素的影响 锆元素的影响 稀土元素的影响
幅度提高。
表 1 AZ31B与LA141组成合金零件质量 零件名称 AZ31B LA141 （单位：g） 减少质量比例/%
雷达反射罩 电子仪器保护盖 电话外壳
586 9.5 712.8
447 7.3 521.4
25 23 27
1.3 镁锂合金应用
• 由于镁锂合金特殊的物理性能以及其作为超轻 材料的性质，可以开拓出更多的应用领域，如笔 记本电脑外壳、手机外壳以及扬声器振膜、仪器 仪表壳体等。图1是郑州轻金属研究院轻金属材料 研究所开发出的镁锂合金材质的笔记本外壳和手 机外壳。
表 2 镁和稀土元素的原子半径和电负性
元素符号 Mg La Ce Pr Nd Y Gd Sc 原子半径/nm 0.160 0.188 0.183 0.183 0.182 0.182 0.178 0.165 与镁原子半径差/% 0 17.3 14 14.3 13.8 12.6 12.6 2.6 电负性 1.31 1.10 1.12 1.13 1.14 1.22 1.20 1.36
镁锂合金的特点
镁锂合金的特点如下：
密度小，是世界上最轻的金属结构材料。
镁锂合金密度为0.95-1.65g/cm³，与铝合金相比可减重45%以上，与镁合金相比可减重15%以上。
铸造性能好。
镁锂合金可以采用压铸或半固态注塑成型。
成型性能优异。
改善了镁合金不易变形的缺点，常温下即可轧制成薄板，并可加工成各种异型材。
机械加工性能优良。
机械加工时对车削速度、走刀量、冷却液无特殊要求，车削至1mm厚时，变形量小于铝合金，最薄可加工至0.5mm。
比强度高、比刚度好。
镁锂合金的比强度通常为(150-200)MPa/(g/cm³)，最高可达250以上；比刚度通常为(27-32)GPa/(g/cm³)。
导电导热性能优良。
优于普通镁合金。
抗震降噪性能突出。
镁锂合金具有比普通镁合金更高的内耗系数，能够将能量消耗于金属内部，可以有效减少震动，提高设备的稳定性。
电磁屏蔽性能优异。
镁锂合金具有比其他镁合金更优异的电磁屏蔽性能，提高了设备的安全性、准确性。
焊接性能好。
镁锂合金只需本体材料即可达到预期焊接性能，可采用TIG焊、激光焊接、搅拌摩擦焊及常规焊接方法进行焊接。
镁锂合金标准
镁锂合金标准
镁锂合金是一种轻质、高强度的结构材料，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
以下是对镁锂合金标准的全面解释：
一、成分标准
镁锂合金的成分标准是按照一定的比例混合镁和锂元素，通常采用镁-锂二元合金或镁-锂-其他元素三元合金。
不同成分的镁锂合金具有不同的物理和机械性能，因此需要根据具体应用需求选择合适的成分。
二、物理性能标准
密度：镁锂合金的密度较低，通常在 1.35-1.65g/cm3之间，比常规镁合金轻20%-30%，比铝合金轻40%-50%。
强度：镁锂合金具有高比强度和比模量，其抗拉强度和屈服强度均高于常规镁合金和铝合金。
弹性模量：镁锂合金的弹性模量较高，具有良好的刚性和抗冲击性能。
热膨胀系数：镁锂合金的热膨胀系数较低，具有较好的抗热疲劳性能。
三、机械加工性能标准
镁锂合金具有良好的冷热成型和机械加工性能，可以加工成各种形状和尺寸的零部件。
在加工过程中，需要注意控制温度、速度和切削参数，以避免出现裂纹、变形等问题。
四、耐腐蚀性能标准
镁锂合金在某些环境下容易受到腐蚀，因此需要采取相应的防护措施。
例如，可以在表面涂覆防腐涂层或进行阳极氧化处理，以提高其耐腐蚀性能。
五、安全性能标准
镁锂合金在生产和使用过程中需要符合相关的安全标准，如防火、防爆、防辐射等。
对于某些特定应用领域，还需要满足相应的环保要求。
总之，镁锂合金标准涵盖了成分、物理性能、机械加工性能、耐腐蚀性能和安全性能等多个方面，为镁锂合金的生产和应用提供了指导和依据。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的镁锂合金并严格遵守相关标准。
最轻的金属材料
最轻的金属材料最轻的金属材料指的是镁合金，它是目前世界上最轻的结构金属材料之一，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
镁合金的密度仅为1.74g/cm3，比铝轻30%，比钢轻75%，是目前工业上最轻的结构金属材料。
由于其轻质高强，镁合金在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用前景。
镁合金具有优异的机械性能，其比强度和比刚度均高于铝合金和钢材，具有良好的抗拉强度和屈服强度。
同时，镁合金的耐腐蚀性能也非常突出，能够在潮湿、腐蚀性环境下保持较好的性能稳定性。
这些优异的性能使得镁合金成为一种理想的结构材料，被广泛应用于航空航天领域，制造飞机、导弹、火箭等航空器件。
在汽车制造领域，镁合金也有着广泛的应用前景。
由于汽车行驶过程中对燃油经济性和排放性能的要求越来越高，轻量化已成为汽车制造的重要趋势。
镁合金具有优异的轻量化特性，可以大幅降低汽车的整体重量，提高燃油经济性和减少尾气排放。
因此，镁合金被广泛应用于汽车制造中，用于制造车身、底盘、发动机零部件等。
此外，镁合金还在电子设备领域有着重要的应用价值。
随着电子设备的不断轻薄化、小型化，对材料的轻量化要求也日益增加。
镁合金以其轻质高强的特性，成为电子设备制造的理想材料之一。
它可以用于制造笔记本电脑外壳、手机壳体等部件，既能保证设备的强度和稳定性，又能降低整体重量，提高携带便利性。
总的来说，镁合金作为目前世界上最轻的金属材料之一，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域，具有重要的经济价值和社会意义。
随着科技的不断进步，相信镁合金在未来会有更广阔的发展空间，为人类的生产生活带来更多的便利和效益。
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多芯MgB2/Fe线(带)的制备和传输临界电流
为把MgB2超导体用在像磁体和电缆等的实际应用中，需要开发线带材。
当前，制备线带材工艺主要采用粉末装管法(PIT)。
粉末装管法常常包括以下工序：把烧制好的MgB2粉，或按化学计量配比混合的镁粉和硼粉装入各种金属管中，拉伸成线材或轧制成带材，随后在900℃~1000℃进行热处理(可选择不同制度)。
因为包覆材料要与超导体接触，所以选择包覆材料很重要。
所选择的包覆材料应不与镁反应，而且要考虑热膨胀系数的匹配。
MgB2的室温线热膨胀系数(8.3×10-6/K)比铌(7.1×10-6/K)钽(6.5×10-6/K)高，比铁(11.8×10-6/K)镍(12.8×10-6/K)低，而铜(16.7×10-6/K)和不锈钢(18×10-6/K)几乎是MgB2的2倍。
从热膨胀的角度考虑，用钽和铌作包覆层不太合适，由于MgB2的芯丝不能受到预压应力的作用，因此冷却之后可能产生裂纹。
可用的包覆材料有铁，钼，铌，钒，钽，铪，钨等。
其中，铁是最好的包覆材料。
瑞士日内瓦大学最近报道了他们有关7芯MgB2/Fe (带)的实验结果。
实验中使用标准的纯度为98%的商用MgB2粉，因为买来的粉粒比较粗，所以研磨了2h。
工艺的整个装粉操作都是在氩气氛保护下进行的。
实验结果表明，双轴轧制，及随后在950℃退火的方截面样品具有最高的J c值，在4.2K，2T磁场下J c达到1.1×105A/cm2。
估计在4.2K，自场下J c可接近4×105A/cm2。
变形方法不同对临界电流密度有很大影响，与一般的孔型轧制相比，双轴轧制可以增加粉芯的密度，因而，使临界电流增加。
线材的尺寸大小对传输临界电流的影响不大。
(刘春芳)
最轻的金属结构材料——镁锂合金
镁锂合金是最轻的金属结构材料，密度只有1.30g/cm3~1.65g/cm3，比标准镁合金轻10%~ 30%。
这种合金具有一系列优点和特点：单位弹性模量高、抗压屈服极限超出普通镁合金2/3~ 1倍、对缺口不敏感、冲击韧性好、抗弯强度大、机械性能的各向异性不明显、塑性好、容易变形加工、容易焊接成形、比热容量大、导热性低。
根据镁锂合金中锂含量的不同，二元合金及多元合金可有不同的晶体结构、不同的物理机械性能及工艺性能。
镁锂合金一般分为3种类型：
1、锂含量小于5.7%的合金，这类合金以锂在镁中的α固溶体为基，具有密排六方结构，无工业用途合金。
2、锂含量为5.7%~10.3%的合金，这类合金具有(α+β)两相组织。
3、锂含量大于10.3%的超轻合金，这类合金的基体为镁与锂的β固溶体，具有体心立方组织。
工业合金的锂含量一般要达到15%，代表性牌号有美国的LA141A合金(ρ=1.36g/cm3和俄罗斯的MA18合金ρ=1.48g/cm3)。
镁锂合金的主要合金化添加剂有铝、锌、锰，俄罗斯的镁锂合金还添加有少量的铯，MA21合金还含有4%~5%的镉。
镁锂合金的机械性能示于表中。
向镁中加入锂，可显著提高其塑性，降低变形加工温度150℃~300℃，改善塑性变形条件，提高变形速度及变形率。
MA21和MA18
稀有金属快报 2002年第10期17
18 稀有金属快报 2002年第10期
合金的挤压速度可达100m/min 。
以β相为基的MA18和LA141A 合金的工艺塑性不亚于大多数低合金化铝合金，大大高于常规镁合金。
MA18和LA141A 合金的挤压和冷镦变形率可达50%以上。
简单形状的板状零件可采用冷冲压的方法生产，而加工复杂形状的零件时只需将模具加热到100℃~200℃就可以了。
镁锂合金的可焊接性好，焊缝强度可达基体金属的90%，但车削加工性差。
MA18和LA141A 镁锂合金是超轻型的金属结构材料，可用于制造在室温和低温条件下使用的小负载焊接结构，诸如工作温度不超过60℃、承受压应力和剪切应力的航空航天用途
仪器仪表零件等。
镁锂合金机械性能(MPa)
合金 半成品 供货状态：半成品厚度s/mm
σb σ0.2 σ0.2压缩 δ/% 厚板 热轧或稳定处理 147 108 108 10 挤压半成品 (棒、条、型材)
热挤压或稳定处理 137 108 — 12 稳定处理：0.8~4.5 147 98 — 9 MA18
板材
温轧：4.6~10 147 98 — 9 冲压件 热变形 196 127 157 6 厚板 热轧或稳定处理 206 137 137 6 挤压半成品 (棒、条、型材)
热挤压或稳定处理 196 127 — 6 稳定处理；0.8~4.5 205 147 — 4 MA21
板材
温轧；4.6~10 205 147 — 4 稳定处理；0.25~2.3 131 103 131 10 板材 稳定处理；2.4~9.5 131 97 127 10 LA141A
厚板
稳定处理；9.6~50.8
124
90
123
10
(宁兴龙供稿)
TiAl 基合金在汽车发动机上的应用
以金属间化合物TiAl 为基的合金密度只有铁基或镍基高温合金的一半，且高温比强度高，作为轻质耐热材料非常引人注目。
在飞机和汽车发动机中都期待着TiAl 基合金的实用化，以降低燃料费，减少排放量。
但是，实际上，由于TiAl 基合金室温塑性低，高温强度、抗氧化性不足，制造困难等，使实用化相当困难。
日本大同特殊钢公司自1985年开展TiAl 基合金的实用化研究以来，开发了TiAl 基合金近净形加工的精密铸造和接合等相关技术，
于1998年实现了TiAl 基合金的赛车发动机增压器涡轮的实用化。
1 合金开发
要进行TiAl 基合金的实用化，必须要改善室温延性、高温强度和抗氧化性。
通过添加铬、锰、钒可改善室温延性，添加硅和钨可改善蠕变强度，加入铌、钼、钨、钽、硅对改善抗氧化性都很有效。
选用二元合金中性能最好的Ti-33.5%Al 为基体合金，加入优化的铬、硅、。