鎂合金

&Nbsp;     鎂是地球上儲量最豐富的輕金屬元素之一，鎂的比重是1.74g/cm3，隻有鋁的2/3、鈦的2/5、鋼的1/4；鎂合金比鋁合金輕36%、比鋅合金輕73%、比鋼輕77%。

　　鎂具有比強度、比剛度高，導熱導電性能好,並具有很好的電磁屏蔽、阻尼性、減振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量僅為鋁合金的70%和易於回收等優點。

　　鎂合金的比強度高於鋁合金和鋼，略低於比強度最高的纖維增強塑料；比剛度與鋁合金和鋼相當,遠高於纖維增強塑料；耐磨性能比低碳鋼好得多,已超過壓鑄鋁合金A380；減振性能、磁屏蔽性能遠優於鋁合金。

 

ng>鎂物理性能ng>

　　 除瞭比重低，鎂還有很多其它的良好的物理特性，使之在汽車結構材料應用中，有時比鋁和塑料更有應用價值。鎂物理性能的主要優點是：比鋁高30倍的減振性能； 比塑料高200倍的導熱性能； 其熱膨脹性能隻有塑料的1/2。

表1 鎂物理性能的優點

 

 

ng>鎂機械性能的優點ng>

　　和壓鑄鋁合金相比，鎂除瞭上述物理性能等優點，還具有較高的機械性能。鎂的強度和剛度要明顯好於塑料，延伸率和沖擊抗力則明顯好於壓鑄鋁合金。見下表2。

 

ng>鎂機械性能的缺點ng>

　　鎂的強度和硬度比鋼低很多。它的拉斷強度和疲勞強度也比鋁低，見下表3。但是，它的性能重量比(性能/比重)要明顯好於所比較的其它材料。從絕對值講，鋼的性能是所有汽車材料中最好的。但鎂的屈服強度比是鋼的二倍，模量比幾乎相同。更有利的是，鎂部件在設計和鑄造時，可通過變化截麵，佈置加強筋和改善表麵特性，來減輕材料性能低的不利因素，以保證鎂部件的質量和耐用性。

 

表2 鎂機械性能的優點

 

 

ng>表3 鎂機械性能的缺點ng>

 

ng>鎂加工性能的優點ng>

　　鎂有很好的加工性能，也就是說有很好的鑄造性能。和其它材料比，它的制造成本很低，見表4，值得重視的是，盡管每公斤鎂錠的價格要比鋁和鐵貴一些，但它單位體積的成品價格幾乎是一樣的。

　　鎂的物理化學特性使其比鋁更適合壓鑄大型部件。鎂單位體積的熔化潛熱隻有鋁的2/3，比熱隻有鋁的3/4，並且有非常低的溶鐵性。這些特性使鎂壓鑄件達到和鋁幾乎相同的生產成本/每公斤。如果再應用生產效率很高的 HOT RUNNER 技術（例如 THIXOMAT的最新成果），鎂壓鑄部件的生產成本比鋁還要低很多。

 

表4 鎂加工性能的優點

 

 

ng>鎂加工性能的缺點ng>

　　當然和其它材料比，鎂加工也具有一些增加成本的特性，論述如下，見表5

 

 

表5 鎂加工性能的缺點

 

 

ng>鎂合金與幾種材料的性能比較ng>

 

 

 

ng>鎂的應用
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　　無論是在國內還是在國外，鎂的應用主要集中在鋁合金生產、壓鑄生產、煉鋼脫硫三大領域，還用在稀土合金、金屬還原及其他領域。

　　由於鎂的密度小，比強度高，並能與鋁、銅、鋅等金屬構成高強度合金，因此，鎂是重要的合金元素。世界上鎂的最大消費領域是作鋁合金添加元素。2002年世界主要地區原鎂消費中，共用瞭14.56萬噸鎂生產鋁合金，占原鎂消費總量的40%；我國2003年共用2.1萬噸鎂作為鋁合金添加元素，占消費總量的41%。一般來說，鎂與原鋁的消費比率約為0.4%。

　　2002年世界主要地區原鎂消費中，壓鑄占35%。在鎂壓鑄生產行業中，北美、拉美、西歐用量最多，因為汽車制造業促進瞭市場對鎂需求量的增長。有關統計數字表明，在過去10年裡，鎂合金壓鑄件在汽車上的使用量上升瞭15%左右，而且這種發展趨勢還會繼續。

　　歐美、俄羅斯等地區和國傢的不少鋼廠都采用鎂脫硫。2002年世界主要地區原鎂消費中，5.73萬噸用於煉鋼脫硫，占總量的15.70%。我國2003年鋼鐵脫硫用鎂8000噸，占總消費量的15.62%。使用鎂粒的脫硫效果比碳化鈣好，雖然鎂的價格比碳化鈣高，但其用量僅為碳化鈣的1/6—1/7，鎂脫硫總費用較碳化鈣經濟。一般來說，噸鋼消耗鎂粒0.4—0.5公斤，脫硫後含硫量0.001—0.005%。

　　使用鎂犧牲陽極進行陰極保護，是一種有效的防止金屬腐蝕的方法，鎂犧牲陽極具有以下特點：防腐性能好、不需外加直流電源、安裝後自動運行、不需維護、占地麵積少、工程費用低、與外界環境不發生任何乾擾。鎂犧牲陽極廣泛用於石油管道、天燃氣、煤氣管道和儲罐；港口、船舶、海底管線、鉆井平臺；機場、停車場、橋梁、發電廠、市政建設、水處理廠、石化工廠、冶煉廠、加油站的腐蝕防護以及熱水器、換熱器、蒸發器、鍋爐等設備。

　　在人體細胞內，鎂是第二重要的陽離子，它能激活體內多種酶抑制神經異常興奮性，維持核酸結構的穩定性，參與體內蛋白質的合成、肌肉收縮及體溫調節。近代研究證實，動脈硬化、心腦血管病、高血壓、糖尿病、白內障、婦女痛經、骨質疏松、抑鬱癥均與缺鎂有關。鎂在醫藥領域的應用越來越受重視。

 

ng>鎂合金的應用領域ng>

　　鎂合金作為目前密度最小的金屬結構材料之一,廣泛應用於航空航天工業、軍工領域、交通領域（包括汽車工業、飛機工業、摩托車工業、自行車工業等）、3C領域等。

　　鎂合金的特點可滿足於航空航天等高科技領域對輕質材料吸噪、減震、防輻射的要求，可大大改善飛行器的氣體動力學性能和明顯減輕結構重量。從20世紀40年代開始，鎂合金首先在航空航天部門得到瞭優先應用。

　　在國外，B-36重型轟炸機每架用4086kg鎂合金簿板；噴氣式殲擊機“洛克希德F-80”的機翼用鎂板，使結構零件的數量從47758個減少到16050個；“德熱來奈”飛船的起動火箭“大力神”曾使用瞭600kg的變形鎂合金；“季斯卡維列爾”衛星中使用瞭675kg的變形鎂合金；直徑約1米的“維熱爾”火箭殼體是用鎂合金擠壓管材制造的。

　　我國的殲擊機、轟炸機、直升機、運輸機、民用機、機載雷達、地空導彈、運載火箭、人造衛星、飛船上均選用瞭鎂合金構件：一個型號的飛機最多選用瞭300-400項鎂合金構件；一個零件的重量最重近300kg；一個構件的最大尺寸達2m多。

　　在軍工方麵需要鎂合金板材以提高結構件強度,減輕裝備重量,提高武器命中率。目前國內需要的板帶材不得不從國外進口。

 

ng>鎂合金在汽車工業的應用ng>

　　近二十年來，世界汽車產量持續增長，年均增長率為2.5%。汽車工業發展程度是一個國傢發達程度的重要標志之一，而金屬材料是汽車工業發展的重要基礎。出於節能與環保的要求，汽車設計專傢們想方設法減輕汽車體重，以達到減少汽油消耗和廢氣排放量的雙重效果。鎂合金作為最輕的結構材料，能滿足日益嚴格的節能的尾氣排放的要求；可生產出重量輕、耗油少、環保型的新型汽車。鎂合金汽車零件的好處可簡單歸納為：
　　·密度小，可減輕整車重量，間接減少燃油消耗量； 
　　·鎂的比強度高於鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負荷； 
　　·鎂具有良好的鑄造性和尺寸穩定性，容易加工，廢品率低； 
　　·鎂具有良好的阻尼系數，減振量大於鋁合金和鑄鐵，用於殼體可降低噪聲，用於座椅、輪圈可以減少振動，提高汽車的安全性和舒適性。

　　鎂合金在汽車上用作零部件的歷史約有70年。早在1930年就用於一輛賽車上的活塞和歐寶汽車上的油泵箱，之後用量和應用部位逐漸增加。六十年代在有的車種上用量達到23千克，主要用作閥門殼、空氣清潔箱、制動器、離合器、踏板架等。八十年代初，由於采用新工藝，嚴格限制瞭鐵、銅、鎳等雜質元素的含量，鎂合金的耐蝕性得到瞭解決，同時，成本下降又大大促進瞭鎂合金在汽車上的應用。從九十年代開始，歐美、日本、韓國的汽車商都逐漸開始把鎂合金用於許多汽車零件上。

　　鎂合金壓鑄件在汽車上的應用已經顯示出長期的增長態勢。在過去十年裡，其年增長速度超過15%。在歐洲，已經有300種不同的鎂制部件用於組裝汽車，每輛歐洲生產的汽車上平均使用2.5kg鎂。樂觀的估計認為，出於減重的需求，每輛汽車對鎂的需求將提高至70—120kg。

　　目前，汽車機表、座位架、方向操縱系統部件、引擎蓋、變速箱、進氣歧管、輪轂、發動機和安全部件上都有鎂合金壓鑄產品的應用。