镁合金.ppt

提高镁及镁合金的纯度； 添加新合金元素开发新合金； 表面保护； 化学处理、阳极氧化、有机物涂层、电镀 采用新工艺和新技术； 快速凝固技术、离子注入、激光表面熔覆
V Nb Ta Db Pr
Cr Mo W Sg Nd
Mn Tc Re Bh Pm
Fe Ru Os Hs Sm
Co Rh Ir Mt Eu
Ni Pd Pt Uu n Gd
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
元素中文名: 镁
原子序数：12
原子量： 24.305 沸点：1090 ℃
熔点：638.8℃ 核外电子排布: 2, 8, 2
我国镁合金研究现状
近年来我国在镁的研究、开发和应用方面取得了快速发展， 如重庆市镁合金材料工程技术研究中心与企业合作，创造 了在长安微型车上单车应用8.03公斤镁合金压铸件、在40 万辆隆鑫摩托车应用镁合金铸件的全国记录。东风汽车有 限公司早在“七五”期间即开始从事镁合金新材料及其工 艺的研究和开发，目前已实现批量生产的零件有：八种脚 踏板、两种变速箱上盖、真空助力器中间隔板和制动阀体。 北京广灵精华科技有限公司和青岛金谷镁业股份有限公司 等企业在镁合金产品开发上取得了很大的进步。机身采用 轻量坚硬的镁合金材料(顶部、前部、后部和存储卡插槽 盖)，底盘和反光镜箱也由镁合金制造而成，使得机身非常 强韧、坚固和轻便。
发展镁工业的原因

汽车制造商正在采取措施减轻汽车的重量，一方面是来自 政府的命令，另一方面是市场对更加省油汽车的需求。车 重每降低100 kg ，油耗可减少7×10-3 L/km；汽车自重
减轻10%，燃油效率可提高5.5%，所以镁合金是汽车轻量
化的必然选择。

镁储量丰富。
镁合金的分类
目前，国际上倾向于采用美国材料试验协会使用的方法 来标示镁合金的化学成分。 由两个英文字母和两位数字组成：前面两个英文字母表 示合金元素的代号，而后面两位数字表示主要合金元素 的名义成分（质量分数，％）。

我国是原镁生产大国，产量占全球的1/3。

我国是出口大国，占年产量的80％。
我国的镁工业


原镁生产规模小而散，技术落后。
出口产品绝大多数是廉价的初级品，加上无序竞争而受到
反倾销制裁，利润低，效益差。

高附加值终端产品开发应用远远落后于国外发达国家。
镁工业的发展
2000年，师昌绪、李恒德、王淀左、李依依、左铁镛五 位院士联名写信给国家科技部，建议将 “镁技术开发与 应用”列为国家“十五”重大科技攻关项目，投入足够 的力量，给予重点支持。材料导报，2001,15(4):5-6.

镁化合物是17世纪末发现的。1695年美国物理学家葛留在 埃蒲荪的矿泉水中发现了硫酸镁，后来又发现了碳酸镁。

1755年英国人布拉克(D.Black)正式确定了镁元素的存在。 1808年英国化学家戴维(H.Davy)电解汞和MgO混合物，通过 加热驱走汞，分离出单体镁。
镁工业的发展

第二次世界大战期间，镁工业获得了飞速发展。在此期间， 镁制品主要用来制造燃烧弹、照明弹、曳光弹以及陆用军 车和飞机等等。
镁合金研究发展趋势
“在材料领域中还没有任何材料像镁那样， 潜力与现实有如此大的颠倒。”
镁合金研究发展趋势
制约镁合金应用的因素：

电极电位低(-2.37 V)，耐蚀性差； 耐磨性差； 高温性能差。
镁合金研究发展趋势
镁合金的晶粒细化
晶粒细化对镁力学性能的提高，其潜力远远大 于铝合金。是开发镁合金最重要的因素之一。
Zirconium
Lithium Manganese Nickel Lead Silver Chromium
S
T W Y Z
Silicon
Tin Yttrium Antimony Zinc
镁合金的分类

Fra Baidu bibliotek
根据加入的合金元素，镁合金分为不同的系列，例如压 铸镁合金主要有AZ、AM、AS和AE系列。 AZ系列合金一般指AZ91系列的合金，具有良好的铸造性 能和力学性能，是目前应用最广泛的压铸镁合金。 AM系列合金主要为AM60，用于要求较高塑性、韧性和耐 蚀性的场合，如用于制造汽车、摩托车轮毂等。 AS系列合金常用的有AS41B 、AS21等。该系列合金含铝 量更低，但由于含Si，使合金同时具有良好的强度和韧 性，并明显改善合金的高温抗蠕变性能。 AE系列合金为稀土镁合金，有AE41、AE42等。稀土元素 RE比Si更为有效地增大Mg-Al合金的蠕变强度，压铸AE41 和 AE42合金的蠕变强度高于Mg-Al-Si合金。
镁合金研究发展趋势
采用快速凝固工艺
特点： 室温比极限抗拉强度超过常规铸锭冶金工艺 （I/M）镁合金的及最强铝合金的40%-60%； 快速凝固镁合金在373K以上的温度下具有优良 的塑性变形行为和超塑性，且由于明显晶粒细 化效果，使其疲劳抗力为I/M镁合金的两倍。
镁合金研究发展趋势
镁及镁合金的耐腐蚀技术
镁合金的应用
三星超薄镁合金滑盖D848铂晶版
镁合金质地轻，硬度大，是超薄手机外壳的首选。镁合 金有较高振动吸收性及降低噪音，用于产品外壳可减少 噪音传递。无磁性，具有良好的电磁波屏蔽性能。
镁合金的应用
EOS-1D Mark III佳能照相机
机身采用轻量坚硬的镁合金材料(顶部、前部、后部和存 储卡插槽盖)，底盘和反光镜箱也由镁合金制造而成，使 得机身非常强韧、坚固和轻便。镁合金同时具有优异的 电磁屏蔽性能，可以很好的保护机身内部电路不受外界 电磁的干扰。
镁合金的表面形貌
纯镁的表面形貌
AZ91镁合金的表面形貌
镁合金的应用
非结构材料 铝合金的添加元素 炼钢脱硫剂 化学／电化学工业 结构材料 航空航天工业 汽车工业 3C产品
镁的工业应用
49% 铝合金 14% 稀土合金 17% 镁压铸件 18% 炼钢脱硫 2% 金属还原
镁合金的应用

1930年，Louris Chevrolet就在一辆赛车上首次使用镁 合金作活塞。 1936年德国大众汽车公司用压铸镁合金生产甲壳虫发动 机传动系统零件。 用于汽车零件的镁合金压铸件主要有：仪表盘、座椅框 架、变速箱壳、转向器系统、引擎盖、进气歧管、车门 框架、发动机箱体、大型车身部件、汽缸体和支撑柱等。
固体元素 气体元素 人造元素 液体元素
He B Al Cu Ag Au Uu u Tb Zn Cd Hg Uu b Dy Ga In Tl Uut Ho C Si Ge Sn Pb Uu q Er N P As Sb Bi Uu p Tm O S Se Te Po Uu h Yb F Cl Br I At Uu s Lu Ne Ar Kr Xe Rn Uu o
元素英文名: magnesium
价电子：3s2
镁合金的性能

20℃时金属镁的密度是1.738 g/cm3 ，在使用金属中，比重 最小，是铁的1/4，铝的2/3。镁合金的比强度明显高于铝
合金和钢，比刚度远远胜过工程塑料，而与铝合金和钢相
当。

具有良好的减振、电子屏蔽性及尺寸稳定性，而且易于切 削 加工和回收再生循环利用，因而用途很广。
镁合金的分类
Mg 合金中合金元素的代号
Designation Element Designation Element Designation Element
A
B C D E F H
Aluminium
Bismuth Copper Cadmium Rare earth Iron Thorium
K
L M N P Q R
内 容
镁合金简介
镁合金应用 镁合金发展前景
化学元素周期表
Ⅰ A Ⅱ A
Ⅲ B
Ⅳ B
Ⅴ B
Ⅵ B
Ⅶ B
....ⅧB....
Ⅰ B
Ⅱ B
Ⅲ A
Ⅳ A
Ⅴ A
Ⅵ A
Ⅶ A
Ⅷ A
H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y La Ac Ti Zr Hf Rf Ce

化学性质活泼，容易腐蚀。
腐蚀－物质和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引 起物质的变质和破坏。
镁的存在

镁是地壳中含量高，分布广泛的元素之一，位于第八位，
约占地壳质量的2.4%。由于镁的化学活性很高，所以它以 化合物的形式存在于自然界中。在已知的1500种矿物中， 含 镁 矿 物 约 200 种 ， 其 中 有 工 业 价 值 的 有 菱 镁 矿 (Fe ， Mg)CO3 、白云石(MgCO3ּCaCO3)和光卤石(MgCl2ּKClּ6H2O)、

1946年二战结束时，世界镁产量降到2.5万t，美国的原镁
产量降到4834 t。

1970年的石油危机，使镁合金在汽车工业中日益受到重视。 全球掀起的镁合金开发应用热潮起始于20世纪90 年代， 被誉为“21世纪绿色工程材料”。
我国的镁工业

我国是镁资源大国，储量居世界首位。已探明的储量在40 亿吨以上，符合炼镁要求的Ⅰ、Ⅱ级矿占近80%。
镁合金的应用
大众公司生产的甲壳虫汽车
镁合金的应用
隆鑫摩托车
一辆采用20余种镁合金零配件的摩托车与铝合金摩托车 相比，每100公里节约汽油0.4公升。全国最大的摩托车 镁合金产品生产厂家、重庆镁业科技股份有限公司透露， 截至目前，累计装车90余万辆，镁合金摩托车零部件装 车数量位居全国第一。
镁合金的应用
滑石(3MgOּ4SiO2ּH2O)、蛇纹石(3MgOּ2SiO2)等。海水中镁
的含量也相当高，为0.13%。
镁化合物应用
镁化合物应用很广，在冶金、耐火材料、橡胶、黏合剂和 密封材料、化学建材、农业、环境保护、石化、航空航天 及国防、轻工、电子、磁性材料、饲料添加剂等国民经济
各工业部门都有应用。
金属镁的获得
2003年11月，全球第 一辆最轻的镁合金折 叠自行车诞生于我国 镁合金自行车国家产 业化基地－首特钢公 司，并获得第61届米 兰国际两轮车展金奖。 新款镁合金折叠自行 车最突出的特点是 “轻”，约7公斤重， 一只手可轻而易举地 将它提起。
运动美折叠自行车
镁合金的应用
华硕 M5镁合金限量版
华硕M5A纪念版笔记本最大的特点就是采用镁合金上盖设 计。具有质地轻、强度高、散热快、有抗菌效果等独特 优势，使得华硕M5A纪念版笔记本具备了健康、环保、安 全等特点和与众不同的轻盈魅力。