镁合金.ppt

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

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%。
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

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.
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
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，％）。

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
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。
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。

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)、
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。
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。
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
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。

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。
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
Zirconium
Lithium Manganese Nickel Lead Silver Chromium
S
T W Y Z
Silicon
Tin Yttrium Antimony Zinc
镁合金的分类


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。