绿色材料--镁合金应用领域.doc

绿色材料-镁合金应用领域镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200300兆帕(2030公斤/毫米2)，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。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，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。例如，B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤，挤压件90公斤，铸件超过200公斤。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300C下长期使用，已在航空航天工业中推广应用。 目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。(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。 根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g，年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。作为减重材料，镁合金在火车、轮船、飞机等交通工具上也得到了广泛的应用。手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。东芝 R700-01B在外壳方面采用镁金属材质外壳，整机轻盈纤薄而坚固耐用，最薄的位置仅为18.3mm，便于随身携带，让人心动不已。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。在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。镁合金导热性、抗电磁屏蔽性好的特点在家电产品，笔记本电脑及手机外壳等都已经得到广泛的应用。在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。合金名称 特征 应用范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。表:各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1)金属名 切削阻镁合金 1.0铝合金 1.8黄铜 2.3铸铁 3.5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，而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。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%。 表:各种材料的物理性质比较材料名 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(触变成形)AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45铝合金(压铸成形) 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 2.1PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 85 6.7镁合金的种类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。采用了镁合金机身的数码单反相机不仅是准专业级专业的象征，也具有高昂的价格。按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。1、合金名称 镁合金的合金名称是以主要添加合金元素及其百分比来取名 2、主要合金的成分(ASTM规格)合金名称 Mg Al Zn Mn Si Cu Ni FeAZ91D bal. 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 =0.05 =0.025 =0.001 =0.004AM60B bal. 5.6-6.4 =0.20 0.26-0.5 =0.05 =0.008 =0.001 =0.004AM50A bal. 4.5-5.3 =0.20 0.28-0.5 =0.01 =0.008 =0.001 =0.004AS4