镁合金性质与特点
镁的性质和用途
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？什么是镁合金？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？接下来，就带你了解一下吧！镁合金由于其比强度高、弹性模量大、散热好、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等特点，现已广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。
除此之外，镁合金在医疗器械上的应用潜力很大；如果金属镁企业能在加工性能和产品价格上取得突破，那么镁合金也将在LED产业得到广泛应用。
院士说左铁镛院士在今年新材料发展趋势高层论坛中说到：“就镁材料来说，近20年来，我国的镁材料已取得了三个“第一”的好成绩，分别是镁产量第一，镁储量第一和镁出口量第一。
现在我国在上海交通大学和重庆大学分别建立了镁材料研究中心，在山西、陕西等省份形成产业一体化的布局，大大促进了我国镁合金的研究应用。
目前，镁金属与铝金属相比，价格只高出20%，相较之前有大幅度降低，这也能极大的促进镁合金的研究发展和应用。
”那么，镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？1镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。
镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
镁合金的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；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一，其性能特点决定了众多的应用优势：一是减轻资源压力，镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力；二是减轻能源和环境压力，以汽车为例，镁合金大规模应用可降低10%—15%的油耗和排放；三是镁合金产品减震性能优越；四是镁合金能源特性好，在某种程度上可以说有镁就有电；五是镁合金产品可屏蔽电子辐射，可广泛用于手机和电脑外壳……中国有丰富的镁资源（占世界70%以上）和巨大的应用市场，为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。
《镁合金教育资料》课件
列举镁合金相关领域的研究论文和专利作为参考。
镁合金的行业标准和技术规范
介绍镁合金制造和应用中的行业标准和技术规范。
镁合金相关的图书和学术专著
推荐镁合金相关的图书和学术专著供进一步阅读。
展望镁合金在未来的发展前景，包 括新材料、新应用和新技术。
五、总结与展望
1 镁合金市场前景分析
2 镁合金的应用前景展望 3 镁合金研究的一些挑
战和亟待解决的问题
分析镁合金市场的发展前景
展望镁合金在各行业中的应
和商业机会。
用前景和潜在需求。
讨论在镁合金研究中可能面
临的挑战和需要解决的问题。
六、参考文献
化学性质
介绍镁合金与其他元素和物质的 反应性和耐蚀性。
机械性能和加工性能
评估镁合金的强度、韧性和可加 工性。
四、镁合金的应用案例与前景展望
汽车和航空航天领域的应用 案例
探索镁合金在汽车和航空航天工业 中的实际应用示例。
生物医学材料领域的应用案 例
介绍镁合金在生物医学材料制备和 植入中的潜在应用。
镁合金的发展趋势和前景展 望
《镁合金教育资料》PPT 课件
这是一份关于镁合金的 PPT 课件。通过本课件，您将了解镁合金的背景介绍、 组成和制造、性能和特点、应用案例与前景展望等内容。
一、背景介绍
镁合金的概念
了解镁合金的定义和基本概念。
镁合金的应用领域
探索镁合金在不同领域中的广泛应用，如汽车、航空航天等。
镁合金的优点
介绍镁合金相对于其他材料的优势和特点。
二、镁合金的组成和制造
1
镁合金的主要组成成分
详细讨论镁合金的主要组成成分和相互比例。
镁合金使用寿命以及性能特点
如何提高镁合金的耐高温性能?镁合金在汽车制造、航空工业等方面的应用要求具有一定的高温性能和抗蠕变性能，稀土镁合金(AE系列)能提高合金的高温强度和蠕变强度。
研究表明，加入一定量的锡可改善合金的高温强度;加人硅可改善合金的蟠变强度;加人鳃可提高合金的高温(超过300℃)性能;加入银可提高合金的高温强度和蠕变强度。
在Mg-5Al-1 Zn-1 Si合金中加人0.5%(质量分数)的锑，使合金在150℃时的强度从168 MPa上升到178MPa,屈服强度也从81 MP。
上升到90MPa，抗冲击韧性值从21J上升到30J。
稀土会使镁合金的室温性能变差，为此，加人一些短纤维、晶须、颗粒等复合材料，以改善合金的室温和高温性能。
在Mg-/Li合金中加人一定的Mg0/Mg2Si颗粒，使合金的高温抗蠕变。
性能在温度达210℃前得到显著改善，而且随着温度的升高，改善效果更为明显。
笔记本电脑和手机外壳等在一定的工作温度范围内，要求其尺寸稳定性(抗蠕变性能)要好。
与现有的工程塑料相比，不会因环境改变而改变的镁基耐高温复合材料的性能优势可得到充分施展。
镁基复合材料的制备方法主要有真空(或保护性气氛)浸渗法、粉末冶金法、薄膜冶金法、搅拌铸造法。
提高镁合金材料使用寿命有何技术措施?镁是活泼的金属元素，标准电极电位为负值，且绝对值很大，导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，这阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势，限制了其应用范围。
镁合金腐蚀的直接原因是合金元素及杂质元素的引入导致镁合金中出现第二相。
镁合金的腐蚀形态有:电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀和丝状腐蚀以及高温氧化。
镁合金发生电化学腐蚀与溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分及所处的环境有关。
为提高镁合金材料的使用寿命，应控制冶金因素以提高镁合金的耐腐蚀性，具体包括合金元素、杂质元素、相组成和微结构。
表面处理技术的研究，如镁合金的化学转化处理、阳极氧化、等离子微弧阳极氧化、金属镀层和物理气相沉积涂层技术等，为等离子技术提高镁合金的耐腐蚀性带来了新的生机。
镁合金材料牌号标准
镁合金分类依据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（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，比弹性模量大，散热好，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。
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。
一般来说，镁合金的分类依据主要有三种，分别为合金化学成分、成型工艺和是否含锆。
工业用镁的纯度可达到99.99%以上，但是纯镁不能用作结构材料。
在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等合金元素可以达到强化纯镁的目的，形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料而得到广泛的应用。
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。
镁的合金元素最常见的合金元素为铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）。
合金的基本原理如下：铝（Al）添加3-10%时其硬度与强度随添加比例增加。
镁铸件含5～10%Al时对热处理有较佳之响应。
铝元素在镁中的极限固溶度为12.7%，并且随着温度的降低显著减少，室温下的固溶度为2.0%左右，利用其固溶度的明显变化可以对其进行热处理。
铝元素的含量对合金性能影响极大，随着铝元素含量的增加，合金的结晶温度范围变小、流动性变好、晶粒变细、热裂及缩松倾向明显得到改善。
而且随着铝含量的增加，抗拉强度和疲劳强度得到提高。
锰（Mn）添加少量可改善腐蚀抗，对机械性质效应极少。
在镁合金中添加锰可以提高屈服强度，锰通过除去镁合金液中的铁及其他重金属元素，避免产生有害的金属间化合物来提高Mg-Al合金和Mg-Al-Zn合金的抗海水腐蚀能力，在熔炼过程中部分有害的金属间化合物会分离出来。
锌（Zn）最多达3%，可改善强度与盐水腐蚀。
镁合金性质与特点
比重小 抗冲击
减震 性好
电磁屏蔽 优良
耐腐蚀 性能差
比强度高
延展 性差
易再生 利用
材料 镁合金
铝合金 工程塑料 铸铁
ρ/gcm-3 1.74-1.90
2.70 1.13-2.0
7.15
E/GPa 45
70 15-25
180
E/ρ 24-26
σ/MPa
σ/ρ
减震系数
180-300 118-172 30-60％
2020/7/1
9
合金元素对材料性能的影响
Si: (1) 改善铸件的热稳定性， (2) 降低塑性 (3) 提高流动性
Be: (1) 微量Be能有效降低镁合金在熔融、铸造和焊接过程中熔体表面的氧化 (2) 晶粒粗化
Re: (1) 提高耐热性 (2) 晶粒粗化
Cu、Fe、Ni: 降低合金的耐腐蚀性，需严格管控
5
合金材料的处理状态
2020/7/1
6
镁合金的分类
2020/7/1
7
镁合金的强化方法
纯镁的室温性能很差，通过以下处理性能得以大幅改善
2020/7/1
8
合金元素对材料性能的影响
镁合金中的主要合金元素有Al、Zn、Mn等，有害元素有Fe、Ni、 Cu
Al: (1) 强度、硬度及铸造性，含量过高时脆化
针对性能主要从以下五种成型方式介绍：
砂型和永久型铸造、压铸、锻造、挤压、片材与板材
2020/7/1
15
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
16
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
17
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
18
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。
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。
- 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)。
与氧的亲合力大，常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属 粉状或细条状的镁，在空气中很易燃烧 金属镁无磁性，且有良好的热消散性 镁能直接与氮、硫和卤素等化合
2020/7/1
2
镁合金的性能
➢ 比重小：铝的2/3，铁的1/4 ➢ 比强度高:比铝合金高50MPa，是碳钢2倍 ➢ 减震性好：阻尼性优于铸铁 ➢ 抗冲击：优于铝合金和软钢 ➢ 切削性好：切削力为铝和软钢的1/2 ➢ 电磁屏蔽优良:可屏蔽频率范围较广 ➢ 易再生利用：可节约资源、保护环境
2020/7/1
10
镁合金性能的改善方法
合金元素影响镁合金的力学、物理、化学和工艺性能
利用固溶强化、析出强化、弥散强化来提高合金的常温和高温力学性能
1.从晶体学、原子的相对大小、化学因素进行考虑 2.较高的固溶度，随温度变化有明显变化，时效后形成有效强化效果的过渡相 3.提高强度: Al＞Zn ＞Cu 4.提高韧性: Zn＞Al ＞Cu
(2) 提高耐蚀性，但也同时增加应力腐蚀敏感性
Zn: (1) 具有固溶强化及时效强化作用，改善机械性质及耐腐蚀性 (2) 含量过高时，流动性降低，减低铸造性
Mn: (1) 与Fe形成高熔点的Al-Fe-Mn化合物沉淀，减少了杂质铁对抗蚀性的危害 (2) 细化晶粒 (3) 提高韧性
Si: (1) 改善铸件的热稳定性， (2) 降低塑性 (3) 提高流动性
比重小 抗冲击
减震 性好
电磁屏蔽 优良
耐腐蚀 性能差
ห้องสมุดไป่ตู้
比强度高
延展 性差
易再生 利用
材料 镁合金
铝合金 工程塑料 铸铁
ρ/gcm-3 1.74-1.90
2.70 1.13-2.0
7.15
E/GPa 45
70 15-25
180
E/ρ 24-26
σ/MPa
σ/ρ
减震系数
180-300 118-172 30-60％
25.9 10-12.5
24.3
200-350 100-250 200-400
73-128 50-167 27-54
2-5％ -
10-17％
2020/7/1
3
镁合金的晶体结构
2020/7/1
4
ASTM 命名方法
AZ 9 1D
2020/7/1
标识代号 表示Zr含量大致为1% 表示Zn含量大致为9% 代表名义含量(质量分数)次高的合金元素Zr 代表名义含量(质量分数)最高的合金元素Zn
5
合金材料的处理状态
2020/7/1
6
镁合金的分类
2020/7/1
7
镁合金的强化方法
纯镁的室温性能很差，通过以下处理性能得以大幅改善
2020/7/1
8
合金元素对材料性能的影响
镁合金中的主要合金元素有Al、Zn、Mn等，有害元素有Fe、Ni、 Cu
Al: (1) 强度、硬度及铸造性，含量过高时脆化
σ是屈服应力；σ0是单晶体的屈服应力；K是常数；d 是晶粒尺寸
室温下铝的K值是68，镁的K值是280，纯镁或镁合金 之
晶粒细化对屈服强度的增加效果非常明显 晶粒细化的途径
热挤压，粉末冶金、热机械处理(TMT)、等通道角挤压方法、快速凝固
2020/7/1
13
镁合金性能的改善方法
复合材料功能
1. 提高成核率 2. 增加冷却率 3. 阻止晶界移动
作为结构材料使用时，硬度、刚度及耐磨性不够理想，使用上受到限制。
保持镁合金轻量化优势下，使用SiC、Al2O3、石墨、纳米陶瓷微粒等制
造镁基复合材料来提高镁合金强度和耐磨性
复合材料的制造方法
1. 铸造冶金法（Casting) 2. 粉末冶金法（Powder Metallurgy） 3. 喷射沉积法 (Spry Forming)
2020/7/1
11
镁合金性能的改善方法
能否热处理强化取决于固溶度是否随温度变化 镁合金的热处理工艺大致可分为退货和固溶时效两大类
1. 退 火：降低镁合金铸件的内应力提高工件的尺寸稳定性 2. 固溶时效：形成过饱和固溶体及有效析出物
2020/7/1
12
镁合金性能的改善方法
合金的屈服强度和晶粒尺寸之间满足Hall-Patch关系 σ=σ0 + Kd-1/2
2020/7/1
20
Cooperate and Win Together
Thanks !
2020/7/1
21
目录
镁合金的物理冶金特性 镁合金的牌号与分类 镁合金的强化方式与途径 常用镁合金的性能
2020/7/1
1
金属镁的特性
镁(magnesium) - 银白色金属元素，略有延展性
元素特性: 原子量：24.31 密度:1.74g/cm3
熔点:648.8 ℃ 沸点:1107 ℃
化合价+2
电离能7.646 ev
2020/7/1
9
合金元素对材料性能的影响
Si: (1) 改善铸件的热稳定性， (2) 降低塑性 (3) 提高流动性
Be: (1) 微量Be能有效降低镁合金在熔融、铸造和焊接过程中熔体表面的氧化 (2) 晶粒粗化
Re: (1) 提高耐热性 (2) 晶粒粗化
Cu、Fe、Ni: 降低合金的耐腐蚀性，需严格管控
2020/7/1
14
材料性能的种类
材料性能主要表现为以下四种：
1. 力学性能 2. 物理性能 3. 化学性能 4. 工艺性能
材料力学性能主要有以下七种：
1. 弹性(弹性模量与刚度) 2. 强度(屈服强度与抗拉强度) 3. 塑性(延伸率) 4. 硬度(布氏、洛氏与维氏)
5. 冲击韧性(冲击吸收功) 6. 疲劳特性(应力大小与循环次数) 7. 耐磨性(尺寸变化与质量损失)
针对性能主要从以下五种成型方式介绍：
砂型和永久型铸造、压铸、锻造、挤压、片材与板材
2020/7/1
15
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
16
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
17
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
18
不同制备方法的材料性能
2020/7/1
19
不同制备方法的材料性能