镁及镁合金

高强度
蠕变性能好 蠕变性能好 蠕变性能好
0.6
三、镁的合金化原理
主要强化手段：固溶强化和时效强化
—些有工业意义的元素与镁形成二元合金时可以分为三类。 • (1) 完全互溶类：Mg-Cd
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
• 纯镁的密度最小，只有1.74g/cm3 ,是工业用金属中最轻的一种
• 比强度、比刚度、抗冲击性较铝合金高，抗震能力强，用于导弹、 卫星、装甲车部件。 • 纯镁熔点650±1℃ ，熔化时极易氧化、燃烧，需用干燥剂覆盖
十几年的事。90 年代北美汽车上压铸镁合金用量持续增长，达到 15--20%；美国福特公司、通用公司、克莱斯勒公司等用镁合金制
造离合器壳体、主传动箱箱体、高速箱箱体、支架、刹车块、方向
盘、转向柱架、进气岐管等部件，1996年用镁合金量比1992年增加 一倍。国内汽车用镁合金主要为仿制或进口。
1990年海湾战争，战斧式巡航导弹基座材料
• 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
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
• 在工业金属中是电化学顺序排在最后，具有很高的化学活泼性。
• 耐蚀性低，室温下形成氧化镁薄膜很脆，在潮湿大气、稀释介质
中耐蚀性均比铝合金低，工件需要表面涂层或氧化处理
• 在碱类、石油、液体燃料中有高的耐蚀性
• 具有密排六方点阵结构，滑移系统少，塑性变形能力比铝差 • 高于225℃ 滑移系增加，多数镁合金采用热加工，各向异性明 显，板材采用交叉轧制或者调整成分降低各向异性。 • 镁的弹性模量E小，在外力作用下能产生较大的变形，在冲击载 荷作用下，能吸收较大的冲击力，可制造耐冲击载荷的零件。 • 纯镁的强度不高，大致与铝差不多。
合金 抗拉强度 /MPa 拉伸屈服 /MPa 压缩屈服 /MPa 延伸率 /% 弹性模量 /GPa 耐蚀性/ mg.cm-2.d-1
AM60A,B AS21X1 AS41A,XB AZ91A,B,D A380铝合金
205 240 220 230 325
115 130 150 150 160
115 130 150 165 -
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)
• 一些二元和三元镁合金具有很好的非晶形成能力。
生产上的困难：生成MgO绝热，使熔体急剧升温，产生爆炸。
二、我国镁合金的种类与牌号
• 分为铸造合金和变形合金两大类。 • 我国镁合金牌号表示方法：
• 1)纯镁----以Mg加数字的形式表示，数字表示Mg的百分含量。
• 2)镁合金牌号以英文字母加数字再加英文字母的形式表示， • 前面的英文字母是其最主要的合金组成元素代号，其后的数字表 示最主要的合金组成元素的大致含量。最后面的英文字母为标识 代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不
6 9 4 3 4
45 45 45 71
0.13 0.25 0.13 -
பைடு நூலகம்
变形镁合金
分五个系列23个牌号(GB/T 5153-2003) 纯Mg、MgAlZnMn(AZ)、MgMn(M)、MgZnZr(ZK)、MgMnRE(ME)
合金牌号 (美国) M1 名义成分 wt. % Al Zn Mn 1.5 Zr Th Li 可焊、耐蚀、低强度 基本特性
AZ31
AZ61 AZ80 ZM21 LA141 ZK31
3
6.5 8.5
1
1 0.5 2
0.3
0.3 0.3 1 0.2 14 0.6
中强度、可焊、成型性好
高强度、可焊 高强度 中强、成型性、阻尼好 超轻 高强度
1.2 3
ZK61
HK31 HM21 HZ11
6
0.8
0.7 0.8 3.2 2 0.6 0.8
• 与普通熔铸法相比，快速凝固工程镁合金的抗拉强度、 伸长率、屈服强度、耐蚀性等有了显著的提高
• 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。
压铸镁合金发展
压铸镁合金的发展速度很快，其中80％以上是用于汽车工业。其次 是用于3C(Computers、Communications、Consumer elecfronics) 产品，如计算机外壳、手机外壳、电视机壳体和办公用品等
变形镁合金的性能明显优于铸造镁合金
• 镁铸造技术发展，如压铸、流变铸造、触变铸造，镁合金铸造性 能良好，促进了铸造镁合金的发展和应用。 • 必须发展变形镁合金制品——板材、挤压材和锻件，与铸造镁合 金产品相比，其强度、塑性、综合力学性能更好、成本更低、更 能发挥其性能优势。 • 潜在应用领域航空、航天和其他高新技术领域。
变形镁合金的发展
• 稀土元素能提高镁合金的耐热性能、抗蠕变性能、耐腐 蚀性能，改善工艺性能，含稀土镁合金的研究是开发新 型镁合金的一个重要方向。
• Mg-Li合金是目前最轻的结构材料，Li加入到一定含量时 可将Mg的密排六方转变为体心立方结构，塑性大幅度提 高。Mg-Li合金可时效强化，具备超塑成形性能。