镁合金基础知识介绍
镁合金材料
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。
其特点是：密度小，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。
镁及镁合金知识
一心一意炼精镁 聚精会神做合金 硅热（皮江）炼镁工艺流程图
一心一意炼精镁 聚精会神做合金 镁锭牌号
执行GB／T4399-2003
各国原镁标准名称
• 中国: GB/T4399-2003 • 日本: JISH2150 • 美国: ANSI/ASTMB92 • 前苏联:JOCT804-84 • 国际: ISO/DIN8287
℃
1900
673
470-595
540615
Mg/cm/d 0.02 0.05
A380 DC 2.74 96 22
2640 1066 540595 0.1
A356 T6 2.69
159
尼龙 ABS 钢 1.4 1.05 7.8 0.33 0.28 14
21.5 34.5 76.5 12
1.2
2590
120 0
一心一意炼精镁 聚精会神做合金 镁合金的主要特点
其特点是： 1 1.密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度
高，弹性模量大，消震性（阻尼性）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。 2.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。
5 8 17 30-50
弹性模量
GPa Ambient 45
45 72 73 8.9 2.1 207
剪切模量
GPa Ambient 14
27 28
83
布氏硬度
65
60 80 80
140
泊松比
0.35 0.35 0.33
0.30
一心一意炼精镁 聚精会神做合金
镁合金应运实例
• 镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一，广泛应用 于航空航天工业、军工领域、交通领域、3c领域等。
金属材料-5 镁合金要点
• 镁合金通过成分和工艺的控制，特别是快速凝固镁合金，可 具有超塑成形性能，为镁合金加工困难提供了新的技术途径。
•
镁基合金与陶瓷颗粒有很好的相容性，制成镁基复合材料可 提高镁合金的刚度．降低线胀系数，提高强度、耐磨性和蠕 变抗力等综合性能，增加了镁合金与其他轻质材料的竞争能 力。
同合金。
镁合金牌号元素代号
元素代号 A B C D E F G H K L 元素名称 铝 铋 铜 镉 稀土 铁 钙 钍 锆 锂 元素代号 M N P Q R S T W Y Z 元素名称 锰 镍 铅 银 铬 硅 锡 钇 锑 锌
铸造镁合金锭
分九个系列24个牌号（GB/T 19078-2003） MgAlZnMn(AZ)、MgAlMn(AM)、MgAlSi(AS)、MgZnCu(ZC)、 MgZnZr(ZK)、MgZr(K)、MgZnRE(ZE、EZ)、MgREAgZr(QE、EQ)、 MgYREZr(WE)
• 我国原镁产量超过50万吨/年。产能、产量和出口均居世界首位
• 镁当前在工业上的应用大约50％作为铝合金添加元素，用于钢脱 硫和球墨铸铁约18％，用于镁合金压铸件约28％，用作变形镁合 金仅l％左右，其余用作化学元素、金属还原、阳极保护、固体
燃料、烟花等。
Mg的应用发展历史
过去：照明弹
Байду номын сангаас
近年：高比强合金，航空航天领域中的应用已成熟。汽车工业是近
第六章 镁及镁合金
一、镁合金特点 二、镁合金的种类与牌号 三、镁的合金化原理 四、铸造镁合金
五、变形镁合金
六、镁合金的新进展
一、镁合金特点
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
镁合金
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。
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℃。
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。
其特点是：密度小，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。
镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，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。
镁合金原理
镁合金原理
镁合金是一种轻质、高强度、耐腐蚀的金属材料，具有良好的加工性能和热传
导性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
本文将介绍镁合金的原理及其特性。
首先，镁合金的原理是指镁及其合金在一定条件下的物理和化学性质。
镁是一
种化学性质活泼的金属元素，具有较高的比强度和比刚度，是轻金属中比强度最高的一种。
镁合金的主要合金元素包括铝、锌、锰、铜等，通过合金化可以改善镁合金的强度、耐腐蚀性和加工性能。
其次，镁合金具有许多特性。
首先是轻质高强度，镁合金的密度仅为铝的2/3，但其比强度却高于铝合金。
其次是耐腐蚀性，镁合金具有良好的耐腐蚀性能，能够在大气环境和许多腐蚀介质中保持良好的稳定性。
此外，镁合金还具有良好的加工性能，可以通过压铸、挤压、锻造等方式加工成型，适用于复杂结构的制造。
另外，镁合金还具有良好的热传导性能，能够有效地散热，因此在航空航天和汽车制造领域得到广泛应用。
总的来说，镁合金是一种具有广泛应用前景的金属材料，其原理和特性使其在
航空航天、汽车制造、电子设备等领域具有重要的地位。
随着科学技术的不断进步，镁合金的应用领域将会进一步扩大，为人类社会的发展做出更大的贡献。
镁合金压铸知识点总结
镁合金压铸知识点总结
一、镁合金的特性
1. 优点：良好的机械性能（高比强度和刚度）、良好的耐腐蚀性能、良好的导热性能、轻质等特点，使得镁合金在航空航天、汽车、电子、军工等领域有广泛的应用。
2. 缺点：镁合金具有较高的熔点、化学活性大、氧化膜不易去除、收缩率大、塑性差等缺点。
二、镁合金压铸工艺
1. 镁合金压铸工艺的步骤：原料处理、熔化与保温、注射压铸、冷却固化、开模脱模等。
2. 镁合金压铸工艺的要点：适当的注射速度、注射压力，严格控制熔体温度和模具温度，合理的模具设计等。
三、模具设计
1. 模具结构设计：模腔形状、排气系统、浇口系统、冷却系统等要素的设计。
2. 模具材料选择：要选择抗热疲劳、耐磨损、导热性能好的材料。
四、工艺控制
1. 熔体温度：熔体温度的控制直接关系到产品的质量，一般采用真空熔炼和保温的方式来控制熔体的温度。
2. 注射速度和压力：注射速度和压力的调节对产品的成型充填性和密度具有重要影响。
3. 模具温度：模具温度直接影响成型零件的表面质量和尺寸精度。
五、产品质量分析
1. 表面质量：产品的表面质量受模具表面处理和成型工艺控制的影响。
2. 尺寸精度：尺寸精度受模具设计、温度控制和成型过程控制的影响。
3. 成型缺陷：成型过程中可能出现的缺陷有气孔、烂模、收缩等，需要通过工艺改进和模具设计来解决。
以上就是对镁合金压铸知识点的简要总结，镁合金压铸作为一种重要的工艺，在现代工业中有着广泛的应用前景。
希望本文能为读者对镁合金压铸工艺有更深入的了解提供帮助。
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鎂合金應用
•镁合金零件重量轻，惯性小，在纺织和印刷行业 中用于高速运动的零部件； •能对电磁场进行一定程度的屏蔽是镁合金的特性， 这个特性使得镁合金零件取代塑胶制品成为3C产 业中的新亮点。
4
鎂合金應用
2). 非結ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材料
•镁可以作为铝合金，锌合金，铅合金等有色合金的 合金化元素； •在制备镍合金和铜合金时可用做脱氧剂和脱硫剂； •球磨铸铁在浇铸前用镁做孕育剂； •在生产铍，锆，钛金属时用做还原剂； •利用电化学电位低的特点镁广泛应用在牺牲阳极和 电池极板工业。
A - Al S - Si
Be
Z - Zn
K - Zr Q - Ag
M - Mn
T - Sn C - Cu
X - Ca
J - Sr
E- Rare earth
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鎂合金成分
11
鎂合金組織
12
鎂合金組織
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鎂合金成型工藝
(1) Introduction of molten metal into a mold cavity; upon solidification, metal conforms to the shape of the cavity.
–利用微弧區瞬間高溫燒結作用直接在鎂合金表面原位生 長陶瓷膜； –Mg基體/界面層/緻密層60~70%/疏鬆層~20%， –與基體結合牢固，結構緻密，耐磨，耐蝕，絕緣性佳
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鎂合金表面處理 • 激光處理
–表面的快速融化與凝固，納秒脈衝内可產生1010℃/s的 冷卻速度 –金屬表面改性形成亞結構固溶体
•3.进行表面处理
18
鎂合金表面處理
•化學轉化膜
–鉻酸鹽，磷酸鹽，高錳酸鉀（加HF或HNO3)爲主的化學轉 化 –膜層薄而軟，主要做中閒工序
•陽極氧化
–以Mg或Mg合金為陽極，通外加電流在鎂件表面形成膜層 的過程； –大工件難得到均勻膜層； –有孔隙，膜層結合力較Al件差
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鎂合金表面處理
•微弧氧化
五級
嫌疑犯 = 真兇
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5. 改善措施
根本原因 改善方向 避免粘附碎屑 磁力震動研 磨碎屑粘附 鎂件表面 建議改善内容 其他方式研磨 採用高強鋼針，避免 碎屑脫落 化成前超音波震蕩
去除粘附碎屑 化成前酸浸（2% H SO 2 4 15-30秒）
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35
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鎂合金的腐蝕
爲何耐腐蝕性較差？
1.很活潑； 2.氧化膜保護性差
穩定區域
不腐蝕區域
17
鎂合金的腐蝕
★如何提高？ •1.控制杂质含量
發展高純鎂合金(AZ91D, AZ91E, AM60B)
•2.採用快速凝固
擴大固溶度限制和細化晶粒 Al content: RS (5~9%) > semi-solid (~3%) > AC (~2%)
Die Casting
Sand Casting
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鎂合金成型工藝
(2) Bulk deformation processes that induce shape changes by plastic deformation under forces applied by tools and dies.
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23
1. 專案背景
在化成后表面即發現~20%白點；
鎂合金生産流程：鎂錠壓鑄--機加—研磨（磁力
震動）—化成（Ca係和Mn係）—烤漆
。
24
1. 專案背景
機械加工
壓鑄工程
25
1. 專案背景
化成處理
塗裝工程 毛邊研磨
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2. 分析步驟
異常點樣品 原始表面 酒精擦拭后表面 SEM + EDS 分析 分析異常根源及嫌疑制程 嫌疑制程驗證 （鹽霧，SEM + EDS） 真因綜合分析，改善建議
5
鎂合金應用
6
鎂合金物理特性
•原子序數 12 •熔點 650℃ •密度 1.74g/cm3 •標準電機電位(Mg2+/Mg) –2.37 Vnhe •密排六方結構 （a=0.320nm, c=0.520nm） •原子体积14.0cm3/mol
7
鎂合金結構
8
鎂合金結構
9
鎂合金成分
•主要合金元素: Al Zn Mn •主要合金元素: Zr Sn Y Th •雜質: Fe Ni Cu Co
鎂合金基礎介紹 及案例探討
華南檢測金屬 武俊偉
1
内
容
•鎂合金應用及特點 •鎂合金物理特性 •鎂合金結構/組織/成分/成型 •鎂合金腐蝕性 •表面處理類型 •未來發展方向 •案例介紹
2
鎂合金應用
1). 結構材料
•镁合金比强度高，在航空工业很受青睐； •镁合金最輕的結構金屬，汽车工业上主要用 于制造汽车方向盘，轮觳，座椅支架和变速 箱壳体等；
Forging
Extrusion
15
鎂合金分類
•化學成分
–是否含Al: 含Al鎂合金，不含Al鎂合金 –是否含Zr: 含Zr鎂合金，不含Zr鎂合金 –主要合金：Mg-Al-Zn, Mg-Mn, Mg-Zn-Zr, Mg-RE-Zr等
•成型工藝
–鑄造鎂合金(cast): 砂型鑄造(sand cast), 壓鑄(die cast) –變形鎂合金(wrought): 鍛造(wrought)，擠壓 (extruded)，軋制(rolled)
27
3. 分析結果—化成后表面（1）
28
3. 分析結果—化成后表面（2）
29
3. 分析結果—化成后表面（2）
專家指出：主要異物可能來源於磁力震動研磨制程
30
4. 嫌疑制程驗證（1）
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4. 嫌疑制程驗證（2）
32
4. 嫌疑制程驗證（3）
未研磨 磁力震動研磨后
鹽 霧 試 驗 對 比
六級
零級
• 離子注入
– 高真空狀態下，加速的高能離子在高壓下以高速衝擊 要處理的樣品表面注入樣品内部的方法 – 形成亞穩態或平衡態表層合金或陶瓷埋入層
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未來發展方向
• 6th international conference on Magnesium alloys and their applications，2002