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鋁鎂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。具有強(qiáng)度高,密度小,散熱好等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于電子,汽車(chē),航天等領(lǐng)域。
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%。
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。
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(lèi)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。
優(yōu)點(diǎn)
1. 密度小,鎂金屬是廣泛應(yīng)用的金屬中密度最小的金屬,按ρ=1.8g/cm3計(jì)算,鎂合金比塑料輕20%,比鋁輕30%。
2. 比強(qiáng)度高,即鎂合金的強(qiáng)度與質(zhì)量之比高,具有一定承載能力。
3. 散熱性能好,適合散熱要求較高的產(chǎn)品。熱傳導(dǎo)率是PP料的100倍。
4. 彈性模量小,剛性好,長(zhǎng)期使用不易變形,抗震力強(qiáng)。
5. 抗電磁干擾、電磁屏蔽性好。
6. 色澤鮮艷美觀,耐腐蝕,能長(zhǎng)期保持外觀質(zhì)量。
7. 是環(huán)保型材料,其廢料可以回收利用。
缺點(diǎn)
1. 加工工藝難度大,熔融的鎂液易燃易爆,壓鑄件成品率低。
2. 集渣包、流道及澆注系統(tǒng)廢料較多,是產(chǎn)品體積的一倍以上。
3. 國(guó)內(nèi)材料的價(jià)格便宜,但品質(zhì)較差。
4. 由于電位腐蝕而必須避免與其它材料如鋁、鋼的直接聯(lián)接,這使裝配方面產(chǎn)生了一些難度。
鎂鋁合金的應(yīng)用
電子產(chǎn)品
通常被用于中高檔超薄型或尺寸較小的筆記本的外殼。銀白色的鋁鎂合金外殼可使產(chǎn)品豪華、美觀,易于上色,并且可以通過(guò)表面處理工藝變成個(gè)性化的粉藍(lán)色和粉紅色,為筆記本電腦增色不少,這是工程塑料以及碳纖維所無(wú)法比擬的。因而鋁鎂合金成了便攜型筆記本電腦的首選外殼材料,大部分廠商的筆記本電腦產(chǎn)品均采用了鋁鎂合金外殼技術(shù)。缺點(diǎn):鋁鎂合金并不是很堅(jiān)固耐磨,成本較高,比較昂貴,而且成型比ABS困難(需要用沖壓或者壓鑄工藝),所以筆記本電腦一般只把鋁鎂合金使用在頂蓋上,很少有機(jī)型用鋁鎂合金來(lái)制造整個(gè)機(jī)殼。
汽車(chē)、摩托車(chē)等交通工具零部件
采用鎂合金制造汽車(chē)零部件,可顯著減輕汽車(chē)的整體重量,而汽車(chē)所用燃料的大約60%消耗于汽車(chē)自重,車(chē)重每減輕10%,可節(jié)約燃料5.5%,因此,國(guó)外近年來(lái)在汽車(chē)制造中的鎂合金應(yīng)用量在逐步增長(zhǎng)。但我國(guó)在這方面的開(kāi)發(fā)剛剛起步。
高檔建筑裝飾材料
由于鎂合金的許多獨(dú)特性能比鋁合金優(yōu)越,因此國(guó)外出現(xiàn)了采用鎂合金制造高檔豪華型建筑裝飾材料的趨勢(shì),國(guó)內(nèi)一些鎂合金生產(chǎn)廠家強(qiáng)烈要求開(kāi)發(fā)鎂合金型材的成型加工技術(shù),國(guó)家科技部也希望盡快開(kāi)發(fā)這方面的技術(shù),并列為國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目。
其它
其它如鋁合金添加劑、鎂犧牲陽(yáng)極和型材用鎂合金等。鎂犧牲陽(yáng)極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一,廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離輸送的地下鐵制管道和石油儲(chǔ)罐。作為鎂犧牲陽(yáng)極的鎂合金有3~4萬(wàn)噸/年的市場(chǎng)需求量,且每年以20%的速度增長(zhǎng)。
鎂合金型材、管材,以前主要用于航空航天等尖端或國(guó)防領(lǐng)域。由于鎂合金生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的提高,其生產(chǎn)成本已下降到與鋁合金相當(dāng)?shù)某潭?,極大地刺激了其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用,如用做自行車(chē)架、輪椅、康復(fù)和醫(yī)療器械及健身器材。
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