钛镁合金与铝合金的区别在哪里(镁铝合金的综合性能介绍及应用前
镁在空气中燃烧 镁铝合金的综合性能介绍及应用前景分析
作者 吴庆国
? 镁铝合金在欧、美、日、韩等发达国家的汽车材料使用的比重在15%,而我国仅有约3%,在倡导汽车轻量化的今天,比铝合金还轻1/3的镁铝合金,以其优秀材料特性使我们相信它将大放异彩。下面我们就科普一下镁及镁合金的基本知识。
1、镁元素的基本特性
镁的元素代号为Mg,镁的密度小,易于燃烧,这是由于它的物理、化学性质所决定的。20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3,液态金属镁的密度为1.58g/cm3;在标准大气压下,金属镁的熔点是(650±1)℃,沸点为1090℃。在空气中加热时,金属镁在632℃~635℃开始燃烧。决定了镁的制备及合金冶炼工艺比较复杂。工业用镁的纯度可达到99.9%,纯镁不能用作结构材料,在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度,目前使用最广的是镁铝合金,是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
2、镁合金的特性
①质轻
镁的比重只有1.8G/CM3,铝合金的比重为2.7G/CM3,镁合金比铝合金轻30%,比钢轻80%。所以,汽车及手提电子产品中镁合金已成为零件制造成理想材料。
②强度
镁合金在金属及塑料等工程材料中,具有极佳的强度/重量比。屈服强度160MPa,抗拉强度240MPa.
③压铸性
在保持良好的结构条件下,镁合金允许铸件壁厚最小达到0.6mm,这是塑料在相同强度下无法达到的。铝合金的压铸性能也要在1.2-1.5mm以上时才能与镁合金相比。镁合金较易压铸成型,适合大批量压铸生产(生产速度可达铝的1.5倍)。,镁合金模的磨损也较铝为低。主要原因就是铝的粘度高。
④吸震性
镁有极好的滞弹吸震性能,可吸收震动和噪音,用作设备机壳可减少噪音传递、预防冲击和防止凹陷损坏。作为LCD或是LED的背板是好的。
⑤刚性
镁的刚性为铝的2倍并比大部分塑胶高。镁有良好的抗应力阻力。
⑥高电磁干扰屏障
镁合金有更高的电导率特性,适合生产防止电子产品产生电磁辐射的外壳制品。
⑦良好的切削性能
镁比铝和锌有更好的切削性,使镁成为更易切削加工的金属材料。
⑧镁合金的比热容较小,合金液的冷却速度快。
⑨镁合金和模具钢材的亲和力小,不易粘附模具。
3、镁合金材料的优点
①重量轻
镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者,它的比重为铝合金的68%,锌合金的27%,钢铁的23%,它除了做3C产品的外壳、内部结构件外,还是汽车、飞机等零件的优秀材料。
②比强度、比刚度高
镁合金的比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当,而远远高于工程塑料,为一般塑料的10倍。
③吸震性好
在相同载荷下,吸震性是铝的100倍,钛合金的300~500倍。
④电磁屏蔽性佳
3C产品的外壳(手机及电脑)要能够提供优越的抗电磁保护作用,而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。
⑤散热性好
一般金属的热传导性是塑料的数百倍,镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金,远高于钛合金,比热则与水接近,是常用合金中更高者。
⑥质感佳
镁合金的外观及触摸质感极佳,使产品更具豪华感。
⑦可回收性好
只要花费相当于新料价格的40%~60%,就可将镁合金制品及废料回收利用。
⑧稳定的资源提供
镁元素在地壳中的储量居第八位,大部分的镁原料自海水中提炼,所以它的资源稳定、充分。
4、镁合金压力铸造的优点
①高的生产率;
②高精度;
③好的表面质量;
④精细的铸件晶粒;
⑤可压铸薄壁和复杂结构的产品。
5、镁合金压铸和铝合金压铸相比
①生产率高50%;
②可使用钢模,延长服务寿命;
③更低的潜热,节省能量;
④好的机加工性;
⑤模具成本节省30%~40%;
⑥熔体具有更高的流动性。
6、镁合金压力铸造缺点
①由于极高的液体填充速度和凝固速度,易产生卷入性气孔,进胶,排气和冷料处理尤为重要;
②同一铸件厚度跨度小,壁厚需要尽可能均匀;
③便宜的压铸合金,有限的机械性能;
④有限的可使用压铸合金种类,一般手机行业用AZ91D;
⑤由于铸件晶粒尺寸细小,抗蠕变能力较差;
⑥抗蠕变的Mg-Al-RE镁合金的铸造性较差,而且昂贵;
⑦不能进行热处理;
⑧不适合焊接。需要用保护气体。
7、镁铝合金牌号表示
国际上倾向于采用美国试验材料协会(ASTM)使用的 来标记镁合金。
镁合金中合金元素代号见下表
镁合金英文字母(两个)+数字(两个) +英文字母;
前面两个字母之一个字母含量更大的合金元素;
第二个字母含量为第二的合金元素;
数字表示两个主要合金元素的含量
之一个数字之一个字母的重量%;
第二个数字第二字母的重量%。
面的英文字母
后缀字母A、B、C、D、E为标识代号,用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金。
如AZ91E表示主要合金元素为Al和Zn,其名义含量分别为9%和1%,E表示AZ91E是含9%Al和1%Zn合金系列的第五位。、
国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金,主要有以下4个系列AZ系列Mg-Al-Zn;AM系列Mg-Al-Mn;AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。
镁合金中的元素代码
8、国内常用的镁铝合金牌号AM50、AM60、AZ91D之间的区别。
是合金成分不同AM50 AM60 是Mg-Al-Mn系列,AZ91D是Mg-Al-Zn系列。
AZ91D 最普遍使用的镁合金,拥有高强度及优良的铸造性能,多用于摩托车,电脑配件,外壳,盖子,家用电器产品的壳体等。AM50A,AM60B 除高强度及铸造性能外,更有卓越的延伸性和吸震性;AM60B拥有相对更高的抗拉强度,多用于汽车上的座位框架,仪表盘,支架,方向盘等。铝合金与镁铝合金铸件的机械性能差异
9、国外应用最广的高压铸造镁铝合金牌号
对于高压铸造用镁铝合金来说,MRI 153M和MRI 230D是最为常见的牌号。
MRI 153M使用环境更高温度150℃,常见的产品有油底壳、齿轮箱、分动箱、混动引擎缸体、发动机支架、变速箱壳、飞轮壳等。MRI 230D使用环境更高温度190℃,常见的产品有定子、小型引擎、前引擎盖、摇臂、变速箱壳体、油泵、正时链罩等。镁铝合金家族性能综合对比
两种材料的基本物理特性对比表
不同温度下的物理特性
合金的蠕变性能表现
MRI合金与AZ91D和A380的耐腐蚀性性能对比
10、
目前镁铝合金的应用成本比铝合金约高10%~20%左右,综合性能已能完全替代铝合金制品,以前被广泛诟病的耐腐性性能差的痼疾已经解决,表面处理的工艺逐步成熟,成本逐渐降低,在更大产业化应用的情况下,具有可观的市场前景。友情提示机加处理镁铝合金产品时有很小几率起火燃烧,需准备干砂灭火,切记。镁铝合金不能与铁直接接触,接触面要加铝制垫片隔开,也不能直接选用普通铁制螺钉,必须要用的话,需要对螺栓表面进行绝缘处理,或者选用铝制螺钉,这一切的操作都是为了避免金属之间的电化学反应。安装的螺孔需要尽量小,因为镁铝合金的蓬松吸震性能导致它的孔洞逐步扩大,导致安装失效。
镁铝合金的前景 铝镁合金和镁合金哪个容易爆