鎂鋁合金簡介

　　鎂是最輕的結構金屬。幾種常用結構金屬的密度（g·cm-3）(20o)如下： 　　AL Mg Ti Fe Cu 　　2.70 1.74 4.51 7.87 8.96 　　可見鎂的密度約分為Al,Ti,Fe,Cu的64%，39%，22%，19%。

 

性質

　　由於鎂的密度小，它的合金也以質輕著稱。一般鎂合金的密度在1.8g·cm-3以下，鎂，鋰合金的密度低於鎂 1.6g·cm-3.某些超輕型鎂.鋰合金密度甚至低於1,比水還輕.鎂得鎂和金的低密度使其比性能提高.例如,20o時的彈性模量為45Gpa,比鋁(70Gpa)和Ti(120Gpa)的低,但三者的比彈性模量相同(～26Gpa).鎂和鎂合金質量小的特點,使其在交通運輸、航空工業和航天工業上具有巨大的應用前景. 　　鎂的熔點為 651℃,沸點為1107℃.鎂的蒸氣壓很高,627℃時為215215.95Pa,727℃時為1037.1Pa,因此鎂鈹極易揮發.鎂原子最外層的兩個電子很易失去,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化合物.加熱時鎂能與硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。在空氣中鎂會慢慢氧化,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500℃以後氧化速度更快,會著火燃燒,此時會生成氧化鎂和少量氮化鎂.鎂燃燒時會發出非常強烈的光亮.鎂的這一特點,頗受人們的青睞.早期就被利用於攝影照明,給人們留下美好的形象和記憶.戰爭時期,被用來制造照明彈,把戰場和目標照明得如同白晝.又被用於制造燃燒彈,點燃戰區的物資裝備,殺傷對方有生力量.人們還利用鎂的這一特點,將鎂粉、鋁粉和其它原料制成煙花.每當節慶的夜晚,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,給人們帶來極大的歡樂.順便提一下,鎂的這種”犧牲自我””樂於助人”精神處處可見.例如它仗著活潑的電化學性質做瞭犧牲自我的陽極,保護著其它的金屬和設備.它又作為原電池陽極,耗盡瞭自己,照亮瞭他人. 　　由於化學活潑性高,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受到腐蝕而變成Mg2+離子.各種類型大氣均會對鎂產生程度不同的腐蝕作用.在乾燥的空氣中,它的表麵上形成一層暗淡的的疏松多孔氧化膜,在潮濕大氣中,生成的產物組成大致為Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2.大氣濕度增加,工為地區和海洋環境的大氣中所含的二氧化硫和氯化物等物質,能加重鎂的腐蝕.鎂中氯化物雜質及鐵雜質也會加速鎂的腐蝕.因此,工業生產的鎂錠必須鍍膜鈍化,塗油及以蠟紙包覆.

 

鎂簡介

　　鎂是地殼中分佈最廣的元素之一,占地殼重量的2.77%,為第四個最豐富的金屬元素(位於Al、Fe、Ca)之後.在自然界中鎂隻能以化合物的形態存在.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、矽酸鹽、硫酸鹽、氧化物.海洋及鹽湖中的鎂比陸地上更多,是鎂的主要來源.海水中含有10多種元素,鎂的含量排第三,位居Na、K之後.海水中含鎂0.13%每立方千米海水中有130萬t鎂,相當於世界鎂年消耗量的4倍(見表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”(實為另一內陸湖),受到千萬乾旱氣候的造化,湖水極濃,含鎂竟高達4%.僅此一處的鎂,就能滿足全世界2.2萬年的需要. 　　純鎂不適合做結構材料.作為結構材料應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,若按化學成份歸類的話,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(鎂含量最高為10.5%)約為40種.全世界各國鎂合金品牌共有200多種,這些品牌按化學成份可歸為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個體系. 　　1) 鎂－鋁合金.這種合金自第一次世界大戰被德國使用以來,成瞭最廣泛使用的鑄造鎂合金的基礎.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－鋁合金中加鋅會產生一定的強化作用,其中高含鋅量的合金具有很吸引人的壓鑄特性.如Mg－8AL－8ZN,具有足夠大的流動性.,可用於壓鑄件,而且流動性和抗蝕性超過傳統鋁－鋅合金. 　　3) 含鋯鎂合金.鋯能細化晶粒,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的需要.屬於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.銀可以進一步提高拉伸性能.一些鑄造鎂合金的性能示於表3.2. 　　鎂是立方晶格的金屬,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℃溫度范圍內通過擠壓、;軋制和壓力鍛造進行生產.變形合金可以按照它們是否含鋯而分成兩類.按照變形產品種類可分為三類: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,後兩種強度較低.LA141A(Mg-Li-Al)等也屬這一類,前麵已作詳細介紹.屬於這一類的還有含釷的HK31(Mg-Th-Zr系)以及隨後研制的HM21(Mg-Th-Mn等),它們的高溫強度更高.2擠壓合金.這類合金含鋁量大多在1%～8%之間.

 

鎂合金

　　都具有密度小的特點，特別是某些鎂-鋰合金（見前），密度甚至低於1。美英俄等國正在研制含釔鎂合金。一種Mg-8.5Y-1.25Zn-0.5Zr合金，其密度小於1.9g·cm-3 ，抗拉強密度420Mpa， 0.2%屈服強度360Mpa，比現有任何一種變形鎂合金的都高，同高強度鋁合金強度相當。 　　鎂鋁合金又名鋁鎂合金，分子式：Mg4Al3分子量：178.22顏色為灰褐色，比重約為2.15g/cm3，熔點463℃，燃燒時產生的溫度達2000℃-3000℃。在煙花生產過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氣體中高溫熔融而成。長期以來關於鎂鋁合金的結構有兩種說法。一種說法是鎂鋁合金是簡單物理混合；另一種說法是鎂鋁合金內部改變瞭晶體結構，不是簡單的物理混合。 　　鎂錠和鋁錠在高於1150K時，部分鋁與空氣中的氧氣反應，生成a-Al2O3,氧化鋁的此種晶體化學性質呈惰性，起著屏障、隔離作用。低於1150K時，生在B-Al2O3而這種晶體與酸反應，保護不瞭內部的鎂鋁合金。 　　標準的鎂鋁合金中鎂、鋁的含量各約為50%。活性鋁含量的多少對煙花的安全生產和產品的質量有很大的影響。但是現在生產鎂鋁合金的企業多為私營企業，近幾年來鋁錠比鎂錠貴，受利益的驅動，大多未按國標生產。現在鎂鋁合金粉中鋁的含量普遍低於50%，有的鋁含量低到瞭40%。鎂含量的增加使得鎂鋁合金的性質接近鎂粉的性質，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。我們可能以用下麵的化學機理來檢驗鎂鋁合金中鋁的含量。 　　1、鹽酸與鎂鋁合金的反應 　　Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 　　2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 　　2、混合溶液與氫氧化鈉溶液反應（混合溶液中滴幾滴石蕊或酚酞試劑作指示劑，以避免氫氧化鈉過量） 　　MgCl2+2NaOH=2NaCl+Mg(OH)2↓ 　　AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓ 　　3、過濾、烘乾、稱重，重量為G1克 　　4、氫氧化鋁與過量的氫氧化鈉反應 　　Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O 　　5、未反應的為氫氧化鎂。過濾、烘乾、稱重，重量為G2克 　　鎂鋁合金的中鋁的含量 Al%=(G1-G2)/G×34.62% 　　GB150-85規定瞭鎂鋁合金中鋁的含量的范圍為47-53%，鋁含量低於這個范圍鎂鋁合金容易引起質量事故和安全事故，應慎用。 　　鎂錠在鎂鋁合金中的應用：鎂鋁合金由鎂錠和鋁錠在保護氣體中高溫熔融而成，其組成有：簡單的物理混合與已改變晶體結構的物理混合兩種說法。

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