什么是镁铝合金,用途是什么?
镁铝合金是合金中的一种,一般密度在1.8g·cm-3左右,镁和铝的合金的低密度使其比性能提高。镁铝合金具有很好的强度、刚性和尺寸稳定性。
应用领域:
1、镁合金DVD门盖板良好的刚性、尺寸稳定性和导热性不仅比塑料门盖板更为轻薄,同时也避免因受热引起老化变形而导致的功能性故障。
2、更轻更薄的笔记本电脑无一不将镁合金外壳做为其首选,不仅因为镁合金有好的强度、刚性和尺寸稳定性,优良的电磁屏蔽性和导热性更能保护电脑长时间正常稳定地工作。
3、手机的发展趋势是越来越薄,越来越轻,大的显示屏更成为了时尚,镁合金密度小、强度高、刚性好正符合了其要求,同时优良的电磁屏蔽性也减轻了电磁辐射对人体的伤害。
扩展资料:
一、相关性质
由于镁的密度小,它的合金也以质轻著称。例如,20℃时的弹性模量为45Gpa,比铝(70Gpa)和Ti(120Gpa)的低,但三者的比弹性模量相同(~26Gpa)。镁和镁合金质量小的特点,使其在交通运输、航空工业和航天工业上具有巨大的应用前景。
镁的熔点为 651℃,沸点为1107℃。镁的蒸气压很高,627℃时为215215。95Pa,727℃时为1037。1Pa,因此镁铍极易挥发。
镁原子最外层的两个电子很易失去,是很活泼的金属。常温下镁能与F、CL、BR、I等元素作用生成相应化合物。加热时镁能与硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。
在空气中镁会慢慢氧化,失去银白光泽而变黑。若温度提高至400℃以上,镁的氧化速度增快,超过500℃以后氧化速度更快,会着火燃烧,此时会生成氧化镁和少量氮化镁。镁燃烧时会发出非常强烈的光亮。
镁的这一特点,颇受人们。早期就被利用于摄影照明,给人们留下美好的形象和记忆。战争时期,被用来制造照明弹,把战场和目标照明得如同白昼。又被用于制造燃烧弹,点燃战区的物资装备,杀伤对方有生力量。
人们还利用镁的这一特点,将镁粉、铝粉和其它原料制成烟花。每当节庆的夜晚,随着阵阵悦耳响声,人们可以看到”嫦娥奔月””天女散花”……各种形色的烟花在夜空飞舞,多彩多姿,给人们带来极大的欢乐。
由于化学活泼性高,金属镁是耐腐蚀性能最差的金属之一。在酸性、中性和弱碱性溶液中它都会受到腐蚀而变成Mg2+离子。各种类型大气均会对镁产生程度不同的腐蚀作用。
在干燥的空气中,它的表面上形成一层暗淡的的疏松多孔氧化膜,在潮湿大气中,生成的产物组成大致为Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2。
大气湿度增加,工为地区和海洋环境的大气中所含的二氧化硫和氯化物等物质,能加重镁的腐蚀。镁中氯化物杂质及铁杂质也会加速镁的腐蚀。因此,工业生产的镁锭必须镀膜钝化,涂油及以蜡纸包覆。
二、定位
近十年来,中国镁的产量大幅度增长,据统计,2011年中国镁产量占全球总产量的80%以上,镁的生产工艺逐步成熟、完善,镁的应用开发也取得不小进展,在一些应用领域甚至还出现了与铝竞争的现象。
这种情况下,以镁替代铝的话题也不时浮出水面,有段时间甚至甚嚣尘上,一度引起社会的广泛关注。那么镁在未来能否替代铝,镁业分会会长徐晋湘在一次采访中纠正“替代”概念。
他表示,镁和铝不存在替代的问题,它俩各自的应用角色与其它材料一样,都是在历史发展过程中逐渐形成的,这些角色可能在某些领域的某段时间出现相互转换,但不是“代替”而是“接替”。
从理论上讲,任何材料都有其独有的、别的材料无法替代的性能,人类使用数千年的陶土和木材仍不能被别的材料所完全替代,更何况性能极其优越的铝及铝合金材料。
角色的定位应是在“正视现实”、着眼发展”的辩证基础上用“两点论”而不能用“一点论”来定义。
徐会长并谈到,从消费量来看,全球铝年产消费量超过5000万吨,在人类生活的各个领域都得到了广泛的应用,而全球镁的产量才有区区的80万吨。
因此用镁代替铝是不现实的,也不是镁业发展追求的方向,但从市场的角度,镁和铝在某些领域内即便出现一定竞争也是正常的,因镁及镁合金材料各自有其独特的性能优势。
参考资料:
百度百科-镁铝合金
镁是地壳中分布最广的元素之一,占地壳重量的2.77%,为第四个最丰富的金属元素(位于Al、Fe、Ca)之后.在自然界中镁只能以化合物的形态存在.在已知的1500多种矿物中,含镁矿物的有200多种,主要为碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氧化物.海洋及盐湖中的镁比陆地上更多,是镁的主要来源.海水中含有10多种元素,镁的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含镁0.13%每立方千米海水中有130万t镁,相当于世界镁年消耗量的4倍(见表2.8)盐湖水的镁浓度比海水更高.以东以色列、约旦之间的”死海”(实为另一内陆湖),受到千万干旱气候的造化,湖水极浓,含镁竟高达4%.仅此一处的镁,就能满足全世界2.2万年的需要.
纯镁不适合做结构材料.作为结构材料应用的镁主要是镁合金和铝-镁合金.全世界约有千种铝合金牌号,若按化学成份归类的话,约为300多种.这300多种铝合金几乎都含有镁,其中以镁作为主要添加剂的铝-镁合金(镁含量最高为10.5%)约为40种.全世界各国镁合金品牌共有200多种,这些品牌按化学成份可归为30多种.共中变形镁合金黄色10多种,铸造镁合金20多种,铸造镁合金主要有以下3个体系.
1) 镁-铝合金.这种合金自第一次世界大战被德国使用以来,成了最广泛使用的铸造镁合金的基础.大部份含有8%~9%的铝及少量的锌(使拉伸性能有某些提高)和锰(改善抗蚀性)
2) 镁-铝-锌合金.镁-铝合金中加锌会产生一定的强化作用,其中高含锌量的合金具有很吸引人的压铸特性.如Mg-8AL-8ZN,具有足够大的流动性.,可用于压铸件,而且流动性和抗蚀性超过传统铝-锌合金.
3) 含锆镁合金.锆能细化晶粒,改善镁合金的拉伸性能,提高镁合金蠕变能力,以满足航空和航天工业的需要.属于这一系列的合金有镁-锌-锆合金,镁-稀土-锌-锆合金,以及镁-钍系为基和镁-银系为基的含ZR合金.这种含稀土金属和或含钍的合金都可焊.钍也能改善铸造性能.银可以进一步提高拉伸性能.一些铸造镁合金的性能示于表3.2.
镁是密排六方晶系的金属,可以承受的形变量有限(特别是在低温下).其变形材料主要在300~500℃温度范围内通过挤压、轧制和压力锻造进行生产.变形合金可以按照它们是否含锆而分成两类.按照变形产品种类可分为三类:1薄板和厚板轧制金.如AZ31(Mg-Al-Z系),ZM21(Mg-Zn-Mn系)和ZE10(Mg-Zn-RE系),这三种合金都可焊,后两种强度较低.LA141A(Mg-Li-Al)等也属这一类,前面已作详细介绍.属于这一类的还有含钍的HK31(Mg-Th-Zr系)以及随后研制的HM21(Mg-Th-Mn等),它们的高温强度更高.2挤压合金.这类合金含铝量大多在1%~8%之间.
标准的镁铝合金中铝的含量的范围为47-53%,铝含量低于这个范围,使得镁铝合金的性质接近镁粉的性质,烟火药的摩擦感度增加,烟火剂更加敏感,增加隐患
铝镁合金主要元素是铝,再掺入少量的镁或是其它的金属材料来加强其硬度。以Mg为主要添加元素的铝合金,由于它抗蚀性好,又称防锈铝合金
铝镁合金的合金元素主要是镁,含镁量在3-5%之间。
镁元素简称:镁,化学代号:Mg ;镁金属属于立方晶格体,可以承受的形变量有限。
在俄国科学家门捷列夫于1869年首创的化学元素周期表中位于金属钠(Na)元素和金属(AL)元素
之间,从元素周期表显示,三者同属于金属类,但元素特性就有很大差异,简单的理解,金属的活泼性: Na>Mg>AL;从容易氧化性来看Na>Mg>AL。金属的活泼性实验案例,切一小快金属钠放在水里,马上可以看到一个火球在水面上快速移动,实际情况是Na和水在常温下就发生氧化反应,生成氢氧化钠和氢气。所以从极易氧化的角度来看Na>Mg>AL。
概念说明:平时所说的铝合金是由95%以上含量的铝,其他部分是由镁及其他微量元素组成的合金称为铝合金;那镁合金是由约90%的含量是镁, 约10%由铝和锌元素组成的合金称为镁合金。镁合金和铝合金主要参数表:
镁合金 铝合金
比重密度 1.79 g/cm3 2.74 g/cm3
抗拉强度 220 MPa320 MPa
RB抗疲劳强度 60 MPa145 MPa
弹性模量45GPa 72GPa
1比重密度说明:同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻,这是镁合金的优势。
2抗拉强度说明:同等体积的镁合金材料做成的车架强度不如铝合金,要达到车架强度就要增加材料厚度和管经,所以从重量角度与铝合金来比较镁合金没有任何优势。
3抗疲劳强度说明:同等体积的镁合金材料做成车架的耐久性能比铝合金车架差。也是镁合金致命的缺点。随着骑行的次数愈多,应力发生的次数也愈高,强度会显著降低,甚至车架寿命不超过2-3年,所以专业骑手很少使用镁合金车架,如果在比赛时使用,也是计算着里程采用抛弃形式更换的。
4弹性模量说明:镁合金材料做成的车架刚性比铝合金车架差,同等厚度和管径作成的车架在实际骑乘时会吸收较多的踩踏力度影响骑乘效率。
5金属氧化性说明:元素周期表上就明确显示,镁合金比铝合金更容易被氧化腐蚀。
6制造成本说明:因镁合金是活泼金属,所以制造设备和环境有更高的要求,导致制造成本高涨,生产出来的自行车车架性价比远不及铝合金车架。
结论:镁合金因为比重密度小的特点目前仅在航天事业、军用飞机、3C行业上运用较多。
为:温度在合金熔点的半值以上,较慢的应变速率(10-4
s-1)及较低的变形应力。作为超塑性材料,一般要求其晶粒为等轴晶,晶粒尺寸较小(一般10?m以下)[11]。
镁合金超塑性一般以微晶组织超塑性为主流研究方向,研究者多采用热加工、等径角挤压、粉末冶金和快速凝固等细化晶粒方法将镁合金晶粒细化到10?m以下,在低应变速率变形时才能显示出超塑性。Watanabe等人[19]研究了粉末冶金工艺制备的ZK61合金的超塑性,得出镁合金超塑性变形过程中晶界滑移激活能高于晶界扩散和晶格扩散的激活能,这说明镁合金在超塑性变形过程中,晶界滑移容易在晶界三叉区或材料增强相与基体的相界处产生应力集中,使晶界滑移受到阻碍,这就需要有另外的协调机制使应力集中得到松弛,以协调晶界进一步滑移,Watanabe等人[20,
21]认为通过粉末冶金制备的镁合金的协调机制是晶界扩散控制下的滑移。刘满平等人[22,
23]研究了工业态AZ91合金和AZ31合金超塑性变形机制,他们认为工业态AZ31合金的变形机制为动态再结晶协调下的晶界滑移机制,而AZ91合金在高温高应变速率下的超塑性变形机制为孔洞扩散聚集协调下的晶界滑移机制,马洪涛等[24-26]研究了加工态MB26合金的超塑性行为,认为该合金的超塑性变形机制是位错运动与扩散蠕变协调下的境界滑移机制,变形初期的动态再结晶对获得细等轴晶粒起重要作用。
2.CO2不支持燃烧,可用作镁着火时的灭火剂
3.NaHCO3能与碱反应,可用作食品膨松剂
4.NH3具有还原性,可用作制冷剂
5.SO2具有氧化性,可用于漂白纸张
6.FeCl3溶液具有酸性,可用于蚀刻铜制品
7.Al(OH)3具有弱碱性,可用作胃酸中和剂
8.Al2O3难溶于水,可用作耐高温材料
9.晶体Si具有半导体性能,可用作光导纤维
10.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
11.Mg(OH)2具有碱性,可用于制胃酸中和剂
12.H2O2具有还原性,可用于消毒杀菌
13.FeCl3具有氧化性,可用作净水剂
14.液NH3具有碱性,可用作制冷剂
15.晶体硅熔点高,可制半导体材料
16.铁比铜活泼,古代用于湿法制铜
17.铝有很好的导电性,用于制作电线
18.铁能与氧气反应,在食品包装中用作脱氧剂
19.Al2O3熔点很高,可用于制造耐火材料
20.SiO2物质的性质与用途是非判断硬度很大,可用于制作光导纤维
21.氧化镁熔点高,可用于制造耐高温材料
22.次氯酸有酸性,可用于自来水的杀菌消毒
23.油脂在碱性条件下水解,可用于制硬化油
24.NaClO溶液显碱性,可用作杀菌消毒
25.浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂
26.铝有还原性,可冶炼某些金属
27.亚硫酸钠有还原性,可用作脱氧剂
28.浓硫酸有吸水性,可用于干燥氨气
29.NH4HCO3 受热易分解,可用作化肥
30.稀硫酸具有酸性,可用于除去铁锈
31.Al2O3 具有两性,可用于电解冶炼铝
32.石英熔点高,可用于制造石英研钵
33. 氢氧化铝受热易分解,可用作胃酸中和剂
34.生石灰能与水反应,可用于干燥氯气
35.苯酚容易被氧化,可用于制取酚醛树脂
36.纯碱溶液呈碱性,可用于去油污
37.NH4Cl溶液呈酸性,可用于去除铁锈
38.Na2SiO3溶液呈碱性,可用作木材防火剂
39.HNO3有酸性,可用于洗涤附有银镜的试管
40.氧化亚铁粉末呈红色,可用于制油漆和涂料;
41.SiO2熔点很高,可用于制造坩埚
42.铅具有还原性和导电性,可用作铅蓄电池的负极材料
43.NaClO能使蛋白质变性,可用作环境消杀剂
44.FeCl3易溶于水,可用作H2O2分解的催化剂
45.Al(OH)3具有两性,可用作塑料制品的阻燃剂
46.Al具有良好的导电性,可用于制铝箔
47.Fe2O3粉末呈红色,可用于制颜料、油漆
48.Na2O2吸收二氧化碳产生氧气,可用作呼吸面具供氧剂
49.SiO2与碱反应,不可用石英坩埚来加热熔化烧碱、纯碱等固体
50.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
51.还原铁粉具有较大的表面积和较强的化学活性,可用作富脂类食品的脱氧剂
52.SO2具有还原性,可用作草帽、纸浆的漂白剂
53.12C的放射性,可用作考古断代
54.FeS难溶于水,可用于除去废水中的Cu2+
55.CCl4的密度比H2O大,可用于萃取碘水中的I2
56.将废铁屑加入FeCl3溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2
57.物质的性质与用途是非判断硅胶多孔能吸水,可用作食品干燥剂
58.活性炭具有还原性,可用作冰箱除味剂
59.碳具有还原性,可与氧化铁反应炼铁
60.浓硝酸具有酸性,可用来钝化铁、铝
61.乙醇易挥发,可用于溶解油污
62.明矾在空气中稳定,可用于净化水体
63.CuSO4溶液显酸性,可加快锌与硫酸反应的速率
64.Al易于氧气反应,工业上用电解熔融的AlCl3制备铝
65.石墨具有导电性,可用于制铅笔芯
66.浓硫酸具有强氧化性,可用于干燥O2
67.金属钠具有还原性,可从硫酸铜溶液中置换出铜
68.SO2有氧化性,可用作葡萄酒抗氧化剂
69.小苏打能与碱反应,可用作抗酸药
70.NH4Cl受热易分解,可用作化肥
71.Al(OH)3能与NaOH溶液反应,可用于治疗胃酸过多
72.Na2O能与水反应,可用作食品干燥剂
73.CaO具有吸水性,可用作食品脱氧剂
74.活性炭具有还原性,可用于水质净化
75.石墨具有导电性,可用作电极材料
76.Na2S具有还原性,可用于去除水体中的Hg2+
77.N2的化学性质稳定,可用作粮食保护气
78.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂
79.次氯酸钠具有强氧化性,可用作织物的漂白剂
80.葡萄糖具有氧化性,可用于工业制镜
81.锂质量轻、比能量大,可用作电池负极材料
82.酒精是良好的有机溶剂,可洗去皮肤表面沾有的苯酚
钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。
2,铝合金
以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
铝合金密度低,但比强度高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。
3,镁合金
以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3左右),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。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。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。