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鎂合金在航空領域及其他工業領域的應用

鎂合金在航空領域及其他工業領域的應用

  • 分類:新聞動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2021-09-06
  • 訪問量:0

【概要描述】? ? ? ?從人類早期的步行到開始嘗試飛行,我們的交通方式在發生著巨大的變革。在這期間,我們一直在尋找又輕又強的材料。尤其是在汽車、飛機等產品的設計中,考慮到安全性和可靠性的需求,金屬材料無疑是公認的選擇,但鋼鐵的重量無疑是一大令人苦惱的難題,那么,有沒有一種金屬可以滿足人們對輕量化設計的需求呢?小編可以肯定的告訴你,答案是有,那就是鎂合金。

鎂合金在航空領域及其他工業領域的應用

【概要描述】? ? ? ?從人類早期的步行到開始嘗試飛行,我們的交通方式在發生著巨大的變革。在這期間,我們一直在尋找又輕又強的材料。尤其是在汽車、飛機等產品的設計中,考慮到安全性和可靠性的需求,金屬材料無疑是公認的選擇,但鋼鐵的重量無疑是一大令人苦惱的難題,那么,有沒有一種金屬可以滿足人們對輕量化設計的需求呢?小編可以肯定的告訴你,答案是有,那就是鎂合金。

  • 分類:新聞動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2021-09-06
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詳情

       從人類早期的步行到開始嘗試飛行,我們的交通方式在發生著巨大的變革。在這期間,我們一直在尋找又輕又強的材料。尤其是在汽車、飛機等產品的設計中,考慮到安全性和可靠性的需求,金屬材料無疑是公認的選擇,但鋼鐵的重量無疑是一大令人苦惱的難題,那么,有沒有一種金屬可以滿足人們對輕量化設計的需求呢?小編可以肯定的告訴你,答案是有,那就是鎂合金。

       鎂(Mg)是地殼中第八豐富的元素,比鋁輕33%,比鈦輕60%,比鋼輕75%。加入其他元素組成的鎂合金,同樣具有密度小、比強度高、彈性模量大、導熱性和消震性好、電磁屏蔽性能強、生物兼容性佳、易于回收等突出優點,被美譽為“21世紀綠色結構材料”,也被很多行業專家標榜為未來金屬界的明星材料之一。

      (a)輕型導彈殼;(b)座椅框架;(c)汽車輪轂;(d)筆記本外殼;(e)犧牲陽極材料;(f)醫用鎂合金縫合線

       得益于中國汽車工業和3C等行業的轉型升級及其中國經濟地位的顯著提升,鎂合金行業令市場看好。其中,汽車行業的輕量化,環保化需求,尤其是新能源汽車的發展,以及鎂合金研發技術和回收利用技術的不斷進步,對促使鎂合金的廣泛應用將是利好消息。

      與此同時,鎂合金在醫藥化工和航空航天工業領域的應用也將得到成長。由于下游終端汽車消費市場的穩步增長,前瞻網預計2015年,全球鎂合金市場為600萬噸,年均復合增長率(CAGR)為20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和醫藥化工領域鎂合金的應用)。

      鎂合金的比重雖然比塑料重,但是,單位重量的強度和彈性率比塑料高,所以,在同樣的強度零部件的情況下,鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。另外,由于鎂合金的比強度也比鋁合金和鐵高,因此,在不減少零部件的強度下,可減輕鋁或鐵的零部件的重量。

 

       鎂合金相對比強度(強度與質量之比)最高。比剛度(剛度與質量之比)接近鋁合金和鋼,遠高于工程塑料。

       在彈性范圍內,鎂合金受到沖擊載荷時,吸收的能量比鋁合金件大一半,所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。

       鎂合金熔點比鋁合金熔點低,壓鑄成型性能好。鎂合金鑄件抗拉強度與鋁合金鑄件相當,一般可達250MPA,最高可達600多Mpa。屈服強度,延伸率與鋁合金也相差不大。

      鎂合金還個有良好的耐腐蝕性能,電磁屏蔽性能,防輻射性能,可做到100%回收再利用。

      鎂合金件穩定性較高壓鑄件的鑄造行加工尺寸精度高,可進行高精度機械加工。

       鎂合金具有良好的壓鑄成型性能,壓鑄件壁厚最小可達0.5mm。適應制造汽車各類壓鑄件。

       鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金。其特點是:密度小,比強度高,彈性模量大,消震性好,承受沖擊載荷能力比鋁合金大,耐腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金,其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。

      鎂合金比重在所有結構用合金中屬于最輕者,因此,在不減少零部件的強度下,可減輕鋁或鐵的零部件的重量。鎂合金的比強度明顯高于鋁合金和鋼,比剛度與鋁合金和鋼相當。在彈性范圍內,鎂合金受到沖擊載荷時,吸收的能量比鋁合金件大,所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。在相同載荷下,減振性是鋁的100倍,鈦合金的300~500倍。電磁屏蔽性佳,3C產品的外殼(手機及電腦)要能夠提供優越的抗電磁保護作用,而鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過100db的電磁干擾。質感佳,鎂合金的外觀及觸摸質感極佳,使產品更具豪華感,而且,在空氣中更不容易腐蝕。

 

加工工藝

 

       壓鑄是3C產品用鎂合金目前最為適合的加工工藝。與鋁適合沖壓、鍛造和CNC一體加工等變形加工工藝不同,鎂的晶體結構為密排六方,塑性變形加工存在天然的困難,這也就是目前在鎂合金材料中,全球一般鑄件和壓鑄件占90%以上,變形加工產品不到10%主要原因,在我國,鑄造產品占比甚至高達95%以上,變形加工材只占3%左右。在壓鑄工藝中,由于3C產品大多是薄壁鎂合金,擠壓鑄造、半固態成形等工藝對其最為適合。

       鎂及鎂合金是最難鍍的金屬,其原因如下:

    (1)鎂合金表面極易形成的氧化鎂,不易清除干凈,嚴重影響鍍層結合力;

    (2)鎂的電化學活性太高,所有酸性鍍液都會造成鎂基體的迅速腐蝕,或與其它金屬離子的置換反應十分強烈,置換后的鍍層結合十分松散;

    (3)第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的電化學特性,可能導致沉積不均勻;

    (4)鍍層標準電位遠高于鎂合金基體,任何一處通孔都會增大腐蝕電流,引起嚴重的電化學腐蝕,而鎂的電極電位很負,施鍍時造成針孔的析氫很難避免;

     (5)鎂合金鑄件的致密性都不是很高,表面存在雜質,可能成為鍍層孔隙的來源。

      加強對鎂合金強韌化機理及塑性變形機制的基礎理論研究,從根本上認識鎂合金的強化及塑性變形機理,同時必須加強對鎂合金腐蝕機理和失效機制的研究。在此基礎上創造有利于鎂合金變形的應力應變條件,開發新型高性能鎂合金體系,通過先進變形鎂合金加工工藝,生產制備出具有高強、耐熱耐蝕,以及良好變形性能的優質鎂合金。

 

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