镁合金由于其密度小(1.8g/cm3镁合金左右),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等,镁合金的这些特性使其在航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门读得到了广泛的应用。
镁合金的应用
1、镁合金在航天领域的应用
镁的重量比铝轻,比重为1.8,强度也较低,因此镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中最理想的材料。主要用于制造低承力的零件。 镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀,因此零件使用前,表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金还具有较高的抗振能力,在受冲击载荷时能吸收较大的能量,有良好的吸热性能,因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定,适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管,又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件,如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土资源丰富,已于70年代研制出加钇镁合金,提高 了室温强度,能在300°C下长期使用,已在航空航天工业中推广应用。
根据不同牌号及特性分析如下表
合金名称 | 特征 | 应用范围 |
AZ91D | 强度高且耐腐蚀性好 | 电器产品的壳体等 |
AM60B | 延伸率和抗冲击力大 | 汽车上的方向盘和坐椅等 |
AM50A | 延伸率和抗冲击力大 | 汽车上的方向盘和坐椅等 |
AS41B | 抗蠕变性能好 | 汽车上的减速箱等 |
(1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。
(2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。
虽然镁合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,镁合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面并且质轻,电磁波屏蔽性,可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。因此镁合金也被广泛应用在手机、笔记本电脑、电视机等电器上
3、镁合金在机械加工中的应用
机械加工性能:镁合金比其他金属的切削阻力小,在机械加工时,可以较快的速度加工。
金属名 | 切削阻力 |
镁合金 | 1.0 |
铝合金 | 1.8 |
黄铜 | 2.3 |
铸铁 | 3.5 |
表:各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1)
耐凹陷性好:镁合金与其他金属相比抗变形力大,由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。
对振动·冲击的吸收性:由于镁合金对振动能量的吸收性能好,使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外,冲击能量吸收性能好,比铝合金具有更好的延伸率的镁合金,受到冲击后,能吸收冲击能量而不会产生断裂。
再生:镁合金与塑料不同,它可以简单地再生使用且不降低其机械性能。镁合金与其他金属相比,熔点低,比热小,在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。
材料名 | 密度(g/cm3) | 熔点(℃) | 导热系数(W/Mk) | 抗拉强度(MPa) | 屈服点(MPa) | 延伸率(%) | 比强度 | 杨氏模量(GPa) | |
镁合金(触变成型) | AZ91 | 1.82 | 596 | 72 | 280 | 160 | 8 | 154 | 45 |
AM60 | 1.79 | 615 | 62 | 270 | 140 | 15 | 151 | 45 | |
铝合金(压铸成型) | 380 | 2.70 | 595 | 100 | 315 | 160 | 3 | 117 | 71 |
钢铁 | 碳素钢 | 7.86 | 1520 | 42 | 517 | 400 | 22 | 66 | 200 |
塑料 | ABS | 1.03 | 90(Tg) | 0.2 | 35 | * | 40 | 34 | 2.1 |
PC | 1.23 | 160(Tg) | 0.2 | 104 | * | 3 | 85 | 6.7 |
表:各种材料的物理性质比较
4、镁合金在数码单反相机上的应用
镁合金由于密度低、强度较高,具有一定的防腐性能,常用来做单反相机的骨架。一般中高端及专业数码单反相机都采取镁合金做骨架,使其坚固耐用,手感好。如佳能的1D系列、5D系列、7D及10D-50D,尼康的D3系列、D700、Dx00系列及最新的D7000,宾得的K-7及K-5等都是镁合金机身。
镁合金材料的分类
镁合金按成型方法可分为变形镁合金和铸造镁合金两类。其名称是以主要添加合金元素及其百分比来确定。主要合金的成分(ASTM规格)见下表:
合金名称 | Mg | Al | Zn | Mn | Si | Cu | Ni | Fe |
AZ91D | bal. | 8.5- 9.5 | 0.45-0.90 | 0.17-0.4 | <=0.05 | <=0.025 | <=0.001 | <=0.004 |
AM60B | bal. | 5.6-6.4 | <=0.20 | 0.26-0.5 | <=0.05 | <=0.008 | <=0.001 | <=0.004 |
AM50A | bal. | 4.5-5.3 | <=0.20 | 0.28-0.5 | <=0.01 | <=0.008 | <=0.001 | <=0.004 |
AS41B | bal. | 3.7-4.8 | <=0.10 | 0.35-0.60 | 0.6-1.4 | <=0.015 | <=0.001 | <=0.0035 |