鎂鋁合金（應(yīng)用于航空工業(yè)等領(lǐng)域的合金）
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鎂鋁合金是一種合金，主要由鎂和鋁組成，同時(shí)還含有少量的錳、鋅等金屬。這種合金具有很高的強(qiáng)度和剛度，密度較小，一般為1.8g/cm3左右。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、質(zhì)量輕，能夠滿足輕量化設(shè)計(jì)的要求。鎂鋁合金廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子設(shè)備、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域。鎂鋁合金
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
應(yīng)用于航空工業(yè)等領(lǐng)域的合金
鎂鋁合金是合金中的一種，一般密度在1.8g·cm-3左右，鎂和鋁的合金的低密度使其比性能提高。鎂鋁合金具有很好的強(qiáng)度、剛性和尺寸穩(wěn)定性。
基本信息
| 中文名 | 鎂鋁合金 |
| 應(yīng)用 | |
| 密度 | 1.8g·cm-3以下 |
| 特點(diǎn) | 質(zhì)輕 |
| 特性 | 有很好的強(qiáng)度、剛性和尺寸穩(wěn)定性 |
| 應(yīng)用前景 | 交通運(yùn)輸、航空工業(yè)和航天工業(yè)上具有巨大的應(yīng)用前景 |
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簡(jiǎn)介
鎂(magnesium)是最輕的結(jié)構(gòu)金屬。幾種常用結(jié)構(gòu)金屬的密度（g·cm-3）(20o)如下：AL Mg Ti Fe Cu2.70 1.74 4.51 7.87 8.96可見(jiàn)鎂的密度約分為Al,Ti,Fe,Cu的64%，39%，22%，19%。
性質(zhì)
由于鎂的密度小，它的合金也以質(zhì)輕著稱。例如，20℃時(shí)的彈性模量為45Gpa，比鋁(70Gpa)和Ti(120Gpa)的低，但三者的比彈性模量相同(～26Gpa)。鎂和鎂合金質(zhì)量小的特點(diǎn)，使其在交通運(yùn)輸、航空工業(yè)和航天工業(yè)上具有巨大的應(yīng)用前景。
鎂的熔點(diǎn)為 651℃，沸點(diǎn)為1107℃。鎂的蒸氣壓很高，627℃時(shí)為215215。95Pa，727℃時(shí)為1037。1Pa，因此鎂鈹極易揮發(fā)。鎂原子最外層的兩個(gè)電子很易失去，是很活潑的金屬。常溫下鎂能與F、CL、BR、I等元素作用生成相應(yīng)化合物。加熱時(shí)鎂能與硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。在空氣中鎂會(huì)慢慢氧化，失去銀白光澤而變黑。若溫度提高至400℃以上，鎂的氧化速度增快，超過(guò)500℃以后氧化速度更快，會(huì)著火燃燒，此時(shí)會(huì)生成氧化鎂和少量氮化鎂。鎂燃燒時(shí)會(huì)發(fā)出非常強(qiáng)烈的光亮。鎂的這一特點(diǎn)，頗受人們。早期就被利用于攝影照明，給人們留下美好的形象和記憶。戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，被用來(lái)制造照明彈，把戰(zhàn)場(chǎng)和目標(biāo)照明得如同白晝。又被用于制造燃燒彈，點(diǎn)燃戰(zhàn)區(qū)的物資裝備，殺傷對(duì)方有生力量。人們還利用鎂的這一特點(diǎn)，將鎂粉、鋁粉和其它原料制成煙花。每當(dāng)節(jié)慶的夜晚，隨著陣陣悅耳響聲，人們可以看到”嫦娥奔月””天女散花”……各種形色的煙花在夜空飛舞，多彩多姿，給人們帶來(lái)極大的歡樂(lè)。順便提一下，鎂的這種”犧牲自我””樂(lè)于助人”精神處處可見(jiàn)。例如它仗著活潑的電化學(xué)性質(zhì)做了犧牲自我的陽(yáng)極，保護(hù)著其它的金屬和設(shè)備。它又作為原電池陽(yáng)極，耗盡了自己，照亮了他人。
由于化學(xué)活潑性高，金屬鎂是耐腐蝕性能最差的金屬之一。在酸性、中性和弱堿性溶液中它都會(huì)受到腐蝕而變成Mg2+離子。各種類型大氣均會(huì)對(duì)鎂產(chǎn)生程度不同的腐蝕作用。在干燥的空氣中，它的表面上形成一層暗淡的的疏松多孔氧化膜，在潮濕大氣中，生成的產(chǎn)物組成大致為Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2。大氣濕度增加，工為地區(qū)和海洋環(huán)境的大氣中所含的二氧化硫和氯化物等物質(zhì)，能加重鎂的腐蝕。鎂中氯化物雜質(zhì)及鐵雜質(zhì)也會(huì)加速鎂的腐蝕。因此，工業(yè)生產(chǎn)的鎂錠必須鍍膜鈍化，涂油及以蠟紙包覆。
鎂簡(jiǎn)介
鎂是地殼中分布最廣的元素之一，占地殼重量的2.77%，為第四個(gè)最豐富的金屬元素(位于Al、Fe、Ca)之后。在自然界中鎂只能以化合物的形態(tài)存在。在已知的1500多種礦物中，含鎂礦物的有200多種，主要為碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、氧化物。海洋及鹽湖中的鎂比陸地上更多，是鎂的主要來(lái)源。海水中含有10多種元素，鎂的含量排第三，位居Na、K之后。海水中含鎂0.13%每立方千米海水中有130萬(wàn)t鎂，相當(dāng)于世界鎂年消耗量的4倍(見(jiàn)表2.8)鹽湖水的鎂濃度比海水更高。以東以色列、約旦之間的”死海”(實(shí)為另一內(nèi)陸湖)，受到千萬(wàn)干旱氣候的造化，湖水極濃，含鎂竟高達(dá)4%.僅此一處的鎂，就能滿足全世界2.2萬(wàn)年的需要。
純鎂不適合做結(jié)構(gòu)材料。作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的鎂主要是鎂合金和鋁－鎂合金。全世界約有千種鋁合金牌號(hào)，若按化學(xué)成份歸類的話，約為300多種。這300多種鋁合金幾乎都含有鎂，其中以鎂作為主要添加劑的鋁－鎂合金(鎂含量為10.5%)約為40種。全世界各國(guó)鎂合金品牌共有200多種，這些品牌按化學(xué)成份可歸為30多種。共中變形鎂合金黃色10多種，鑄造鎂合金20多種，鑄造鎂合金主要有以下3個(gè)體系。1) 鎂－鋁合金。這種合金自第一次世界大戰(zhàn)被德國(guó)使用以來(lái)，成了最廣泛使用的鑄造鎂合金的基礎(chǔ)。大部份含有8%～9%的鋁及少量的鋅(使拉伸性能有某些提高)和錳(改善抗蝕性)2) 鎂－鋁－鋅合金。鎂－鋁合金中加鋅會(huì)產(chǎn)生一定的強(qiáng)化作用，其中高含鋅量的合金具有很吸引人的壓鑄特性。如Mg－8AL－8ZN，具有足夠大的流動(dòng)性，可用于壓鑄件，而且流動(dòng)性和抗蝕性超過(guò)傳統(tǒng)鋁－鋅合金。3) 含鋯鎂合金。鋯能細(xì)化晶粒，改善鎂合金的拉伸性能，提高鎂合金蠕變能力，以滿足航空和航天工業(yè)的需要。屬于這一系列的合金有鎂－鋅－鋯合金，鎂－稀土－鋅－鋯合金，以及鎂－釷系為基和鎂－銀系為基的含ZR合金。這種含稀土金屬和或含釷的合金都可焊。釷也能改善鑄造性能。銀可以進(jìn)一步提高拉伸性能。
鎂是密排六方晶系的金屬，可以承受的形變量有限(特別是在低溫下)。其變形材料主要在300～500℃溫度范圍內(nèi)通過(guò)擠壓、軋制和壓力鍛造進(jìn)行生產(chǎn)。變形合金可以按照它們是否含鋯而分成兩類。按照變形產(chǎn)品種類可分為三類:1薄板和厚板軋制金。如AZ31(Mg-Al-Z系)，ZM21(Mg-Zn-Mn系)和ZE10(Mg-Zn-RE系)，這三種合金都可焊，后兩種強(qiáng)度較低。LA141A(Mg-Li-Al)等也屬這一類，前面已作詳細(xì)介紹。屬于這一類的還有含釷的HK31(Mg-Th-Zr系)以及隨后研制的HM21(Mg-Th-Mn等)，它們的高溫強(qiáng)度更高。2擠壓合金。這類合金含鋁量大多在1%～8%之間。
鎂合金
鎂合金都具有密度小的特點(diǎn)，特別是某些鎂-鋰合金（見(jiàn)前），密度甚至低于1。美英俄等國(guó)正在研制含釔鎂合金。一種Mg-8.5Y-1.25Zn-0.5Zr合金，其密度小于1.9g·cm-3 ，抗拉強(qiáng)密度420Mpa， 0.2%屈服強(qiáng)度360Mpa，比現(xiàn)有任何一種變形鎂合金的都高，同高強(qiáng)度鋁合金強(qiáng)度相當(dāng)。
鎂鋁合金分子式：Mg4Al3分子量：178.22顏色為灰褐色，比重約為2.15g/cm3，熔點(diǎn)463℃，燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫度達(dá)2000℃-3000℃。在煙花生產(chǎn)過(guò)程中起著非常重要的還原劑作用，也可作為白光劑和照明劑。鎂鋁合金是用鎂錠和鋁錠在保護(hù)氣體中高溫熔融而成。長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于鎂鋁合金的結(jié)構(gòu)有兩種說(shuō)法。一種說(shuō)法是鎂鋁合金是簡(jiǎn)單物理混合；另一種說(shuō)法是鎂鋁合金內(nèi)部改變了晶體結(jié)構(gòu)，不是簡(jiǎn)單的物理混合。鎂錠和鋁錠在高于1150K時(shí)，部分鋁與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成a-Al2O3,氧化鋁的此種晶體化學(xué)性質(zhì)呈惰性，起著屏障、隔離作用。低于1150K時(shí)，生在B-Al2O3而這種晶體與酸反應(yīng)，保護(hù)不了內(nèi)部的鎂鋁合金。
標(biāo)準(zhǔn)的鎂鋁合金中鎂、鋁的含量各約為50%?；钚凿X含量的多少對(duì)煙花的安全生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。但是生產(chǎn)鎂鋁合金的企業(yè)多為私營(yíng)企業(yè)，鋁錠比鎂錠貴，受利益的驅(qū)動(dòng)，大多未按國(guó)標(biāo)生產(chǎn)。鎂鋁合金粉中鋁的含量普遍低于50%，有的鋁含量低到了40%。鎂含量的增加使得鎂鋁合金的性質(zhì)接近鎂粉的性質(zhì)，使得煙火藥的撞擊感度、摩擦感度增加，煙火劑更加敏感，從而增加隱患。我們可能以用下面的化學(xué)機(jī)理來(lái)檢驗(yàn)鎂鋁合金中鋁的含量。鎂錠在鎂鋁合金中的應(yīng)用：鎂鋁合金由鎂錠和鋁錠在保護(hù)氣體中高溫熔融而成，其組成有：簡(jiǎn)單的物理混合與已改變晶體結(jié)構(gòu)的物理混合兩種說(shuō)法。
現(xiàn)有應(yīng)用
更輕更薄的筆記本電腦無(wú)一不將鎂合金外殼做為其首選，不僅因?yàn)殒V合金有好的強(qiáng)度、剛性和尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)良的電磁屏蔽性和導(dǎo)熱性更能保護(hù)電腦長(zhǎng)時(shí)間正常穩(wěn)定地工作。
鎂鋁合金電腦框架
手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越薄，越來(lái)越輕，大的顯示屏更成為了時(shí)尚，鎂合金密度小、強(qiáng)度高、剛性好正符合了其要求，同時(shí)優(yōu)良的電磁屏蔽性也減輕了電磁輻射對(duì)人體的傷害。
鎂合金手機(jī)框架
成型原理
將鎂合金粒料吸入料管中，加熱的同時(shí)通過(guò)螺桿的高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生觸變現(xiàn)象，射出時(shí)以層流的方式充填模具，形成結(jié)構(gòu)致密的產(chǎn)品。
定位
近十年來(lái)，中國(guó)鎂的產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年中國(guó)鎂產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的80%以上，鎂的生產(chǎn)工藝逐步成熟、完善，鎂的應(yīng)用開(kāi)發(fā)也取得不小進(jìn)展，在一些應(yīng)用領(lǐng)域甚至還出現(xiàn)了與鋁競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象。這種情況下，以鎂替代鋁的話題也不時(shí)浮出水面，有段時(shí)間甚至甚囂塵上，一度引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。那么鎂在未來(lái)能否替代鋁，鎂業(yè)分會(huì)會(huì)長(zhǎng)徐晉湘在一次采訪中糾正“替代”概念，他表示，鎂和鋁不存在替代的問(wèn)題，它倆各自的應(yīng)用角色與其它材料一樣，都是在歷史發(fā)展過(guò)程中逐漸形成的，這些角色可能在某些領(lǐng)域的某段時(shí)間出現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，但不是“代替”而是“接替”。從理論上講，任何材料都有其獨(dú)有的、別的材料無(wú)法替代的性能，人類使用數(shù)千年的陶土和木材仍不能被別的材料所完全替代，更何況性能極其優(yōu)越的鋁及鋁合金材料。角色的定位應(yīng)是在“正視現(xiàn)實(shí)”、著眼發(fā)展”的辯證基礎(chǔ)上用“兩點(diǎn)論”而不能用“一點(diǎn)論”來(lái)定義。徐會(huì)長(zhǎng)并談到，從消費(fèi)量來(lái)看，全球鋁年產(chǎn)消費(fèi)量超過(guò)5000萬(wàn)噸，在人類生活的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，而全球鎂的產(chǎn)量才有區(qū)區(qū)的80萬(wàn)噸，因此用鎂代替鋁是不現(xiàn)實(shí)的，也不是鎂業(yè)發(fā)展追求的方向，但從市場(chǎng)的角度，鎂和鋁在某些領(lǐng)域內(nèi)即便出現(xiàn)一定競(jìng)爭(zhēng)也是正常的，因鎂及鎂合金材料各自有其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。
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