镁及镁合金ppt课件
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镁及镁合金材料与热处理 教学PPT课件
金属材料热处理
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
10
金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
2
金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
10
金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
2
金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
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加工状态 铸态 变形状态 σb／MPa σs／MPa E/ GPa ε(％) ψ(％) HBS
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30 36
2.2 纯镁－纯镁的ຫໍສະໝຸດ 性物理性能单位 g/cm3
W/m· k μm/m· k %35MPa J/l· k kJ/l
AZ91 1.81
AM 60
A380 压铸 合金 320 160
A356 T6 262 185 186 205 90
尼龙 195 170
ABS 45 40
钢 ~330 ~200
220
0.1%蠕变强度
无缺口冲击强度 有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
MPa
J J % GPa GPa
125℃
34
6 1.5 3
51
AM60 1.79
61
A380 DC
A356 T6
镁物理性能的优点
尼龙 1.4
0.33
ABS 1.05
0.28
钢 7.8
14
比重
传热系数
2.74
96
2.69
159
膨胀系数
减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
26
29 1900 673 470-595 0.02
25.6
52
34
22 3.2 8-15 45
135
3.5 11
4 72 27
5 73 28 80
8 8.9
17 2.1
30-50 207 83 140
Ambient Ambient
45 14 65
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30 36
2.2 纯镁－纯镁的ຫໍສະໝຸດ 性物理性能单位 g/cm3
W/m· k μm/m· k %35MPa J/l· k kJ/l
AZ91 1.81
AM 60
A380 压铸 合金 320 160
A356 T6 262 185 186 205 90
尼龙 195 170
ABS 45 40
钢 ~330 ~200
220
0.1%蠕变强度
无缺口冲击强度 有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
MPa
J J % GPa GPa
125℃
34
6 1.5 3
51
AM60 1.79
61
A380 DC
A356 T6
镁物理性能的优点
尼龙 1.4
0.33
ABS 1.05
0.28
钢 7.8
14
比重
传热系数
2.74
96
2.69
159
膨胀系数
减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
26
29 1900 673 470-595 0.02
25.6
52
34
22 3.2 8-15 45
135
3.5 11
4 72 27
5 73 28 80
8 8.9
17 2.1
30-50 207 83 140
Ambient Ambient
45 14 65
《镁合金教育资料》课件
镁合金相关领域的研究论文和专利
列举镁合金相关领域的研究论文和专利作为参考。
镁合金的行业标准和技术规范
介绍镁合金制造和应用中的行业标准和技术规范。
镁合金相关的图书和学术专著
推荐镁合金相关的图书和学术专著供进一步阅读。
展望镁合金在未来的发展前景，包 括新材料、新应用和新技术。
五、总结与展望
1 镁合金市场前景分析
2 镁合金的应用前景展望 3 镁合金研究的一些挑
战和亟待解决的问题
分析镁合金市场的发展前景
展望镁合金在各行业中的应
和商业机会。
用前景和潜在需求。
讨论在镁合金研究中可能面
临的挑战和需要解决的问题。
六、参考文献
化学性质
介绍镁合金与其他元素和物质的 反应性和耐蚀性。
机械性能和加工性能
评估镁合金的强度、韧性和可加 工性。
四、镁合金的应用案例与前景展望
汽车和航空航天领域的应用 案例
探索镁合金在汽车和航空航天工业 中的实际应用示例。
生物医学材料领域的应用案 例
介绍镁合金在生物医学材料制备和 植入中的潜在应用。
镁合金的发展趋势和前景展 望
《镁合金教育资料》PPT 课件
这是一份关于镁合金的 PPT 课件。通过本课件，您将了解镁合金的背景介绍、 组成和制造、性能和特点、应用案例与前景展望等内容。
一、背景介绍
镁合金的概念
了解镁合金的定义和基本概念。
镁合金的应用领域
探索镁合金在不同领域中的广泛应用，如汽车、航空航天等。
镁合金的优点
介绍镁合金相对于其他材料的优势和特点。
二、镁合金的组成和制造
1
镁合金的主要组成成分
详细讨论镁合金的主要组成成分和相互比例。
列举镁合金相关领域的研究论文和专利作为参考。
镁合金的行业标准和技术规范
介绍镁合金制造和应用中的行业标准和技术规范。
镁合金相关的图书和学术专著
推荐镁合金相关的图书和学术专著供进一步阅读。
展望镁合金在未来的发展前景，包 括新材料、新应用和新技术。
五、总结与展望
1 镁合金市场前景分析
2 镁合金的应用前景展望 3 镁合金研究的一些挑
战和亟待解决的问题
分析镁合金市场的发展前景
展望镁合金在各行业中的应
和商业机会。
用前景和潜在需求。
讨论在镁合金研究中可能面
临的挑战和需要解决的问题。
六、参考文献
化学性质
介绍镁合金与其他元素和物质的 反应性和耐蚀性。
机械性能和加工性能
评估镁合金的强度、韧性和可加 工性。
四、镁合金的应用案例与前景展望
汽车和航空航天领域的应用 案例
探索镁合金在汽车和航空航天工业 中的实际应用示例。
生物医学材料领域的应用案 例
介绍镁合金在生物医学材料制备和 植入中的潜在应用。
镁合金的发展趋势和前景展 望
《镁合金教育资料》PPT 课件
这是一份关于镁合金的 PPT 课件。通过本课件，您将了解镁合金的背景介绍、 组成和制造、性能和特点、应用案例与前景展望等内容。
一、背景介绍
镁合金的概念
了解镁合金的定义和基本概念。
镁合金的应用领域
探索镁合金在不同领域中的广泛应用，如汽车、航空航天等。
镁合金的优点
介绍镁合金相对于其他材料的优势和特点。
二、镁合金的组成和制造
1
镁合金的主要组成成分
详细讨论镁合金的主要组成成分和相互比例。
镁合金教育资料PPT课件
开
防止飞散的隔板
关 盒
火 苗
飞
窜
镁 粉
插入插座时发生电火花
灭 火 器 灭火砂
（事故与对策） 准备将镁铸件割断、将工具的插头 插入插座时，产生的电火花把旁边 堆积的镁粉引燃，火势一直蔓延到 屋顶大梁上。
最后用灭火器将木制房屋的火灾灭 掉。
不过因为地面上没有镁粉、都被收 到容器里，所以才没有酿成大祸。 对策：1.通常清扫不到的屋顶也要
事故事例⑤
（事故事例 3. 5－①） NC车床加工时着火
火花落下
（事故与对策） 车床在切削铸件时细小的镁屑着火并且掉落下去，把下面堆积的镁屑也引燃了 。由于操作员没有及时发现，直到车床的电线都引燃了火才被灭掉。 火是用干燥砂灭掉的。 因为在切削加工中没有及时清理碎屑，使镁屑大量堆积是造成此事故的原因。
温度 可燃物的着火温度
支燃物 主要是氧气
具备这3点时就会引起燃烧
相反如果其中的１个条件去除则不会发生燃烧
也就是说火可以被灭掉
关于灭火器与灭火材料
可以使用
・金属火灾用灭火器 ・干燥砂 ・铸铁的切屑
不可使用
・一般火灾用灭火器 ・水 ・含有水分的砂子、生锈的切屑
金属用灭火器
铸铁的切屑
一般灭火器
喷水
镁的保管与回收
（事故事例 3. 5－③） 因使用砂轮机疏忽造成的事故
湿 式 集 尘 器 管道
（事故与对策） 在使用砂轮机精修镁合金铸件的过程中，由于排气管内积存了大量镁粉使 吸力下降，操作员就用铁棒伸入排气管想把镁粉拨开。 这时砂轮还在旋转，与铁棒摩擦产生的火花将残留在排气管内的镁粉引燃 、喷射出强烈的火炎。 虽然拿铁棒的操作员躲开了火炎，但是距离他3米远外的其他的操作员却被 火烧伤并死亡。所以导致这个事故发生的原因就是 集尘器的日常保养没做好以及把铁棒伸入旋转着的砂轮机中。
《镁及镁合金》课件
制造轻薄、高强的电脑和智能手
制造高质量、低重量的车身和零
制造高性能、轻量的运动器材，
机等电子产品
部件，如发动机外壳和前端支撑
如高尔夫球杆和自行车轮辐
梁
镁合金的制备方法
1
熔融法
将原料加热熔化，静置，去除上部杂质和浮渣，浇铸成型
2
粉末冶金法
将粉末烧结成固体，或者制备成坯料，经过加压、坯体处理、烧结等过程，得到
镁及镁合金
欢迎来到镁及镁合金的世界！我们将会介绍这种材料的定义与特性。
镁的定义和特性
轻量
通用性广泛
防腐蚀性强 ️
具有世界上最轻的金属材料
可以制成各种形状的零部件，
具有良好的抗腐蚀性能和稳
之一，密度为1.7g/cm³，是
如板材、管材、型材等
定的表面状态
铝的2/3
镁合金的应用领域
电子
汽车
运动器材
成品
3
快速凝固法
通过快速冷却，从而在铸态合金基础上制备超细晶粒、无序合金、非晶合金等高
性能合金
镁合金的性能优劣分析
优点
缺点
•
高
抗冲击、抗振动
•
易于燃烧、易腐蚀
•
优异的耐腐蚀性
•
随着温度升高，塑性和强度都逐渐下降
•
良好的加工性能
镁及镁合金的市场前景
需求持续上升
生产技术提高
新应用不断涌现
随着航空、汽车、电子等行业的
随着生产技术的提高，镁合金的
如医疗器械、船舶、大型设备等
快速发展，镁合金需求逐年增加。
产品种类、规格、品质等也得到
行业对镁合金的需求不断增加。
持续提高。
镁合金的发展趋势
镁合金PPT课件
经锻造和挤压后，变形合金比同成分的铸造 合金有更高的强度。
镁合金的热处理类型
T1——部分固溶加自然时效； T2 ——铸后退火； T3 ——固溶加冷加工； T4 ——固溶处理加自然时效； T5 ——人工时效； T6 ——固溶处理加人工时效； T7 ——固溶处理加稳定化处理； T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。
第八章 镁合金 8.1 概述
1808年5月，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,17781829）电解汞和氧化镁的混合物 ，得到镁汞齐，将镁汞齐中的汞蒸馏后，就 得到了银白色的金属镁。
镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自 希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希 腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦 土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种 矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesia alba）”，“alba”的意思是“白色的”，即 “白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词 的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。
铸造镁合金
主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-RE-Zr、 Mg-Th-Zr、Mg-Nd-Ag系。
含稀土元素的铸造镁合金总数的比例，除个别国家 外，都占半数以上。
度；加La-提高室温强度、高温强度和焊接性。
Mg-Mn系合金
合金中过饱和固溶体析出相为β-Mn，故热处理强化作用小。 一般使用退火组织。具有较好的耐蚀性和焊接性。
MB1的成分：w(Mn)=1.3~1.5%，高温塑性好。在MB1合金 基础上加入少量Ce（0.15~0.35%），成为MB8。Ce与镁形成 化合物Mg9Ce，并呈细小弥散分布于α基体中，起强化合金 和细化晶粒的作用。
MB8有中等强度和较高的塑性。可生产管材、板材、锻件， 目前已取代MB1镁合金，用于生产飞机的蒙皮、壁板及润滑 系统的附件。使用温度低于200℃。
镁合金的热处理类型
T1——部分固溶加自然时效； T2 ——铸后退火； T3 ——固溶加冷加工； T4 ——固溶处理加自然时效； T5 ——人工时效； T6 ——固溶处理加人工时效； T7 ——固溶处理加稳定化处理； T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。
第八章 镁合金 8.1 概述
1808年5月，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,17781829）电解汞和氧化镁的混合物 ，得到镁汞齐，将镁汞齐中的汞蒸馏后，就 得到了银白色的金属镁。
镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自 希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希 腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦 土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种 矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesia alba）”，“alba”的意思是“白色的”，即 “白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词 的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。
铸造镁合金
主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-RE-Zr、 Mg-Th-Zr、Mg-Nd-Ag系。
含稀土元素的铸造镁合金总数的比例，除个别国家 外，都占半数以上。
度；加La-提高室温强度、高温强度和焊接性。
Mg-Mn系合金
合金中过饱和固溶体析出相为β-Mn，故热处理强化作用小。 一般使用退火组织。具有较好的耐蚀性和焊接性。
MB1的成分：w(Mn)=1.3~1.5%，高温塑性好。在MB1合金 基础上加入少量Ce（0.15~0.35%），成为MB8。Ce与镁形成 化合物Mg9Ce，并呈细小弥散分布于α基体中，起强化合金 和细化晶粒的作用。
MB8有中等强度和较高的塑性。可生产管材、板材、锻件， 目前已取代MB1镁合金，用于生产飞机的蒙皮、壁板及润滑 系统的附件。使用温度低于200℃。
第三章 镁及镁合金的热处理ppt课件
3.2 镁的合金化
Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn属于耐热镁合金，可在150250℃范围内工作。
稀土元素(RE)在镁合金中常用的有钕(Nd)、铈(Ce)、镧 (La)及其混合稀土(MM)。它们与镁构成类似的共晶系和 相近的相组成。 以Mg-Nd为例(图3-4)，在近镁 端552℃进行共晶转变
非连续析出大多从晶界或位错处开始，Mg17Al12相以片状 形成按一定取向往晶内生长，附近的δ 固溶体同时达到平 衡浓度。由于整个反应区呈片状结构，故有时也称为珠光
体型沉淀。反应区和未反应区有明显的分界面，后者的成
分未发生变化，仍保持原有的过饱和程度。
3.3.1 镁合金固态相变特点
从晶界开始的非连续析出进行到一定程度后，晶内产生连 续析出。Mg17Al12相以细小片状形式沿基面(0001)生长， 与此相应，基体含铝量不断下降，晶格常数连续长大，由 于此时晶格常数变化是连续的，故有此名。 连续及非连续析出在时效组织中所占相对量与合金成分、 淬火加热温度、冷却速度及时效规程等因素有关。在一般 情况下，非连续析出优先进行，特别在过饱和程度较低、 固溶体内存在成分偏析及时效不充分的情况下，更有利于 发展非连续析出；反之，在含铝量较高、铸锭经均匀化处 理及采用快速淬火及时效温度较高时，则连续析出占主导 地位。
3.1 镁及镁合金的基本特征
③良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的 100倍，钛合金的300～500倍。
④切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他 合金。
⑤镁合金的铸造性能良好，几乎所有的铸造工艺 都可铸造成形。
3.2 镁的合金化
3.2.1 镁合金的分类
国际上倾向于采用美国试验材料协会（ASTM)使 用的方法来标记镁合金。
《镁合金及其应用》课件
《镁合金及其应用》PPT课件
《镁合金及其应用》PPT课件将带你深入了解镁合金的特点、种类、应用、优 点、缺点和发展趋势。镁合金具有轻质高强、抗腐蚀和导热导电良好等特点， 将在未来得到广泛的应用。
镁的特点
• 轻质高强 • 抗腐蚀 • 导热导电良好
镁合金的种类
• 镁铝合金 • 镁锌合金 • 镁铝锌合金 • 镁锰合金 • 镁铁合金
镁合金焊接难度大，制造上的挑战。
3 加工难度大
镁合金加工工艺相对较复杂，需要专业技术。
镁合金的发展趋势
1
强度提高
不断改进合金配方，提高镁合金的强度。
2
耐腐蚀性能提高
优化合金成分，提高镁合金的耐腐蚀性能。
3加工工艺ຫໍສະໝຸດ 化改进和创新加工工艺，降低制造成本，提高效率。
结语
镁合金具有卓越的物理性能和广阔的应用前景，将在未来得到广泛的应用。
镁合金的应用
• 航空制造 • 汽车制造 • 电子产品外壳 • 运动材料
镁合金的优点
轻量化
提供重量轻、却拥有高强度的解决方案。
抗腐蚀
具有良好的耐腐蚀性能，延长使用寿命。
节约资源
镁的广泛应用将带来资源消耗的减少。
使用寿命长
镁合金制品具有长期可靠的使用寿命。
镁合金的缺点
1 易氧化
2 焊接难度大
镁合金在空气中易氧化，降低使用寿命。
生物医用镁合金 PPT课件
采用身体略向前倾的姿势有利于将上颌窦内积存的分泌物排出体外发展前景镁合金作为现有的金属生物材料的新一代替代品具有许多无可比拟的优势但同时它自身的耐腐蚀性能偏低仍然是我们面临的亟待解决的问题相信随着研究的逐步深入化和系统化在不久的将来镁及镁合金必将在未来的生物材料领域得到广泛的应用
生物医用镁合金
概述
潜在优势
• 镁合金作为生物医用材料，在力学性能、生物 相容性和可降解性三方面具有突出的优势 。
• 1、力学性能
• 镁及镁合金有高的比强度和比刚度,纯镁的比强度为 133GPa/(g/cm3),而超高强度镁合金的比强度已达到480 GPa/(g/cm3),比Ti6Al4V的比强度(260 GPa/(g/cm3))高 出近1倍。镁及镁合金的杨氏模量（约为45GPa）更接 近人骨的弹性模量(20GPa),能有效降低应力遮挡效应。 镁与镁合金的密度（约为1.7g/cm3）与人骨密度 (1.75g/cm3)接近, 符合理想接骨板的要求。因而用镁及 镁合金作为骨固定材料,能够在骨折愈合的初期提供稳定 的力学环境,逐渐而不是突然降低其应力遮挡作用,使骨 折部位承受逐步增大乃至生理水平的应力刺激,从而加速 愈合,防止局部骨质疏松和再骨折。
1、纯化镁合金
• 由于医用镁合金在体内主要通过电化学反应产生 腐蚀，杂质元素在镁合金基体中作为阴极相，促 进微电偶电池的形成，加速了基体的电化学腐蚀。 因而，提高医用镁合金的纯度，控制有害元素的 含量，使其处在允许的极限浓度范围内，可以显 著降低材料的腐蚀速率和改善镁合金的力学性能。
• 通过纯化镁合金的方法，虽然可以有效减缓镁合 金的降解，但是往往在去除杂质的同时，因为固 定相的减少，导致相应的力学性能降低
• 镁及镁合金由于密度低，比强度、比刚度高等优 异的综合性能已被广泛应用在航空航天、电子通 信、汽车制造等领域。从这十几年来国内外对镁 及镁合金各方面的报道发现镁作为硬组织植入材 料，与现已投入临床使用的各种金属植入材料相 比，具有资源丰富、与人骨的密致骨密度相近、 加工性能良好、能有效地缓解应力遮挡效应等优 势，另外镁离子对人体的微量释放是有益的，且 镁及其合金与生物相容性好、资源丰富、价格低。
生物医用镁合金
概述
潜在优势
• 镁合金作为生物医用材料，在力学性能、生物 相容性和可降解性三方面具有突出的优势 。
• 1、力学性能
• 镁及镁合金有高的比强度和比刚度,纯镁的比强度为 133GPa/(g/cm3),而超高强度镁合金的比强度已达到480 GPa/(g/cm3),比Ti6Al4V的比强度(260 GPa/(g/cm3))高 出近1倍。镁及镁合金的杨氏模量（约为45GPa）更接 近人骨的弹性模量(20GPa),能有效降低应力遮挡效应。 镁与镁合金的密度（约为1.7g/cm3）与人骨密度 (1.75g/cm3)接近, 符合理想接骨板的要求。因而用镁及 镁合金作为骨固定材料,能够在骨折愈合的初期提供稳定 的力学环境,逐渐而不是突然降低其应力遮挡作用,使骨 折部位承受逐步增大乃至生理水平的应力刺激,从而加速 愈合,防止局部骨质疏松和再骨折。
1、纯化镁合金
• 由于医用镁合金在体内主要通过电化学反应产生 腐蚀，杂质元素在镁合金基体中作为阴极相，促 进微电偶电池的形成，加速了基体的电化学腐蚀。 因而，提高医用镁合金的纯度，控制有害元素的 含量，使其处在允许的极限浓度范围内，可以显 著降低材料的腐蚀速率和改善镁合金的力学性能。
• 通过纯化镁合金的方法，虽然可以有效减缓镁合 金的降解，但是往往在去除杂质的同时，因为固 定相的减少，导致相应的力学性能降低
• 镁及镁合金由于密度低，比强度、比刚度高等优 异的综合性能已被广泛应用在航空航天、电子通 信、汽车制造等领域。从这十几年来国内外对镁 及镁合金各方面的报道发现镁作为硬组织植入材 料，与现已投入临床使用的各种金属植入材料相 比，具有资源丰富、与人骨的密致骨密度相近、 加工性能良好、能有效地缓解应力遮挡效应等优 势，另外镁离子对人体的微量释放是有益的，且 镁及其合金与生物相容性好、资源丰富、价格低。
高性能材料——镁合金PPT
镁 及 镁 合 金 环 保 型 阳 极 氧 化 电 解 液 及 其 应 用
镁 合 金 的 表 面 处 理 方 法 及 镁 合 金 构 件
镁 合 金 表 面 处 理 方 法
镁 合 金 表 面 处 理 工 艺
一 种 镁 合 金 熔 炼 阻 燃 保 护 的 方 法
镁 合 金 专 用 水 平 连 铸 机
铝 镁 合 金 电 缆 桥 架 型 材 、 高 强 度 镁 合 金 及 其 制
•
镁屑燃烧温度高,火灾蔓延速度快,扑救难度大。镁一旦发生火灾,
其燃烧温度可达3 000°C,燃烧热值高达25 121 kJ/kg。当镁屑呈粉状
时与空气混合遇火能发生爆炸。此外,由于镁高温时遇水可发生化学反
应放出氢气,故金属镁火灾中,水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限
制,干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显,扑救难度大。
披 覆 有 色 彩 薄 膜 的 镁 合 金 产 品
铝 镁 合 金 电 缆 桥 架
铝 镁 合 金 电 缆 桥 架 型 材
高 耐 腐 蚀 性 表 面 处 理 镁 合 金 制 品 及 其 制 造 方 法
---
镁 合 金 的 熔 炼 方 法 镁 合 金 雕 刻 板
镁 合 金 锻 造 成 型 新 工 艺
耐 热 阻 燃 压 铸 镁 合 金 及 其 熔 炼 铸 造 工 艺
稀土元素系和锡酸盐系等。
结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁
•
传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致
合金常用的表面处理技术之一。
密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能， •
传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含
耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处
铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害
镁合金ppt课件
PART 04
镁合金的应用领域
REPORTING
航空航天领域
01
02
03
轻量化需求
镁合金的密度低，能有效 降低航空航天器的整体重 量，从而减少燃料消耗和 碳排放。
高温环境适应性
镁合金具有较好的耐高温 性能，能在航空发动机等 高温环境下稳定工作。
高强度与刚度
镁合金经过特殊处理后， 可具备较高的强度和刚度 ，满足航空航天器的结构 需求。
阔。
随着技术的不断进步，镁合金的强度、 韧性、耐腐蚀性等性能得到了显著提升 ，为镁合金的应用提供了更多可能性。
全球范围内的政策支持也为镁合金的发 展提供了有力保障，例如欧盟的“欧洲 绿色协议”和中国的“双碳目标”，都 将镁合金作为一种重要的绿色材料进行
推广和应用。
镁合金面临的挑战与问题
镁合金的耐腐蚀性相对较差，需要采取有效的表面处理和防护措施。
镁合金的分类与应用
分类
根据成分和用途，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两 类。
应用
广泛应用于航空航天、汽车、3C电子等领域，以实现产品轻 量化。
镁合金的发展历程与趋势
发展历程
从20世纪30年代开始研究镁合金， 经过几十年的发展，其应用领域不断 扩大。
趋势
随着环保意识的提高和新能源汽车的 快速发展，镁合金的应用前景更加广 阔。
建筑领域
镁合金的耐腐蚀性和高强度使其可用于建筑结构 件和装饰材料，提高建筑的使用寿命和美观度。
PART 05
镁合金的未来展望与挑战
REPORTING
镁合金的发展前景
镁合金作为一种轻量化材料，在汽车、 航空航天、电子产品等领域具有广泛的 应用前景。随着环保意识的提高和能源 消耗的增加，镁合金的应用前景更加广
详解镁合金材料-精品课件
3、纯镁的熔点为650土1℃。但镁在熔 化温度时极易氧化甚至燃烧，故熔炼技 术比较复杂。
4、镁具有密排六方点阵结构，其塑性变 形能力比铝小。
5、纯镁的强度不高，大致与纯铝差不多。
6、镁具有很高的化学活泼性。其表面氧 化镁薄膜性很脆，而且不如氧化铝薄膜 致密，故镁在潮湿的空气中，特别在盐 水中的抗腐蚀性很差。
镁合金具有较高的比强度和比刚度，并有 高的抗震能力，能承受比铝及其合金大的 冲击载荷，且切削加工性好，易于铸造和 锻压，所以在航天航空工业中获得较大应 用。
第二节 镁合金中的合金元素及其作用
一、镁的合金化
镁的合金化原理与铝的相似，主要是通过 加入合金元素，产生固溶强化、过剩相强 化、沉淀强化和细晶强化，以及提高合金 的抗蚀性和耐热性能。常用合金元素主要 是铝、锌、稀土金属、锂、银、锆、钍、 锰及微量镍等。
第一节 镁及镁合金 第二节 镁合金中的合金元素 第三节 镁合金的生产及热处理特点 第四节 变形镁合金 第五节 铸造镁合金
第一节 概述
一、纯镁的特性 镁在地壳中的储藏量极丰富，其蕴藏量为
2.1%，仅次于铝和铁而占第三位。 其特 点如下： 1、纯镁的比重小，只有1.74，是工业用 金属中最轻的一种。镁合金具有比铝合金 更高的比强度，可达18.8左右。 2、镁的弹性模数E比较小，在室温时E为 45000MPa。
一、变形镁合金
1、镁锌锆系合金(Mg-Zn-Zr)
这类镁合金是热处理强化变形镁合金。其中 镁合金MB15的w（Zn）=5.0％～6.0％，w （Zr）= 0.3％～0.9％，w（Mn）=0.l％。 其沉淀强化相为Mg2Zn3。
MB15的缺点是焊接性差，不能做焊接件。 由于其强度高，耐蚀性好，无应力腐蚀倾向， 能制造形状复杂的大型构件，如飞机上的机 翼长绗、翼肋等，其使用温度不超过150℃。
《镁及镁合金》课件
金属型铸造
利用金属模具进行铸造， 适用于大批量生产。
压力铸造
利用高压将液态或半液态 金属注入模具，适用于精 密铸造。
镁及镁合金的加工工艺
轧制
锻造
通过轧机将镁及镁合金加工成板材、 棒材等。
通过锻造机将镁及镁合金加工成各种 形状的零件。
挤压
通过挤压机将镁及镁合金加工成管材 、棒材等。
2023
PART 03
汽车工业领域
镁合金在汽车工业中广泛应用，如发动机零件、车轮和座椅框架等。
电子产品领域
由于镁合金具有良好的电磁屏蔽性能和轻量化效果，在电子产品领域 中广泛应用于外壳、支架和散热器等部件。
其他领域
镁合金还应用于医疗器械、体育用品、军事装备等领域。
2023
PART 02
镁及镁合金的生产工艺
REPORTING
镁及镁合金的性能特点
REPORTING
镁及镁合金的物理性能
密度低
镁的密度大约为1.738g/cm³，是 铝的2/3，钢的1/4，具有良好的 轻量化效果。
热导率高
镁的热导率较高，为201W/m·K ，具有良好的热传导性。
热膨胀系数小
镁的热膨胀系数为25.8×10^6/℃左右，与铝的热膨胀系数相 近，因此镁合金与铝、钢等材料 连接时热匹配性好。
高性能合金
研究开发具有优异力学性能、耐腐蚀性能和高温性能的新型镁合金 ，满足航空航天、汽车等领域的高端需求。
功能型合金
探索具有特殊功能的新型镁合金，如磁性、光学性能等，拓展其在 电子、通信等领域的应用。
生物相容性镁合金
发展具有良好生物相容性的镁合金，用于医疗器械和生物植入材料等 领域。
扩大镁及镁合金的应用领域
镁及镁合金材料的发展PPT课件
国际镁协会（IMA）在 2000年提出的发展镁合金 材料的战略示意图。
目前，主要是采用传 统铸造工艺生产镁合金；
近期的研究工作主要 集中在镁合金压铸和 Thixomolding技术上； 变形镁合金的发展是 长远的目标和计划。
图1-7 镁工业发展战略示意图
1、铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其 是采用压铸工艺（Die Casting）生产。压铸工艺 生产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优 良和可生产薄壁及复杂形状铸件。
镁及镁合金材料的发展
.
二十一世纪对材料提出的新的要求
轻质、高强度、绿色
※资源：可持续发展； ※环境：可回收，减少污染,绿色材料； ※交通运输行业：减重、节能、降低排放； ※航空航天：轻量化； ※其它（通信、计算机、消费类电子）产品： 轻量化、小型化、高集成化。
一、镁及镁合金的特性
※比重轻 镁(1.74) 铝(2.70) 铁(7.87)； ※比强度和比刚度 比铝、钢高； ※良好的阻尼减震性能； ※优良的导电、导热性能； ※良好的电磁屏蔽性能； ※良好的机加工性能； ※废料易回收重复使用； 被誉为二十一世纪绿色工程材料
2、变形镁合金
与铸造镁合金相比， 变形镁合金材料比铸造 镁合金材料具有更高的 强度，更好的延展性， 更多样化的力学性能， 从而满足更多样的结构 件的需求。研究与开发 新型变形镁合金，开发 变形镁合金生产新工艺， 是国际镁协会（IMA）在 2000年提出的发展镁合 金材料的最重要、最具 挑战性且是最长远的目 标和计划。
最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合 金化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。
通过控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力 学、耐腐蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常 见、使用量最大的AZ91合金。
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来源：镁存在于菱镁矿、白云石、光卤石中。每立方英里海水含有约 120亿磅镁。镁是在自然界中分布最广的十个元素之一，
熔盐电解法：工业上利用电解熔融氧化镁 硅热还原法：在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁。 用途：置换钛、锆、铀、铍等金属。用于制造轻合金、烟火、闪光粉、 镁盐等。结构性能类似于铝，用于飞机、导弹中。镁在汽油燃点可燃。
行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。石 油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机 场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加 油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。
2.2 纯镁－纯镁的应用
2003年中国原镁消费量（单位：万吨）
2.2 纯镁－纯镁的特性
物理性能 比重
传热系数
膨胀系数 减振性能
比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
单位
AZ91
AM60
A380 DC
A356 T6
尼龙 ABS 钢
g/cm3
1.81
1.79 2.74
2.69 1.4 1.05 7.8
镁物理性能的优点
W/m·k
51
61
96
159 0.33 0.28 14
拉拉强度 屈服强度(拉伸) 屈服强度(压缩)
剪切强度 疲劳强度 0.1%蠕变强度 无缺口冲击强度 有缺口冲击强度
延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
泊松比
单位
MPa MPa MPa MPa MPa MPa
J J % GPa GPa
条件
AZ 91D AM 60
Ambient Ambient
5×108 cyc 125℃
%IACS （Cu=100）
40 64 3.1 18 18 100 -
2.2 纯镁－纯镁的特性
化学活性高： 潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧
烈的腐蚀。 干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、
汽油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定。 室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不
第2章 镁及镁合金
2.1 概述 2.2 纯镁 2.3 镁合金 2.4 镁合金的应用
2.1 概述
1808年，英国戴维，钾还原氧化镁，制得镁。 物理性质：银白色，密度1.74克/厘米3，熔点648.9℃，沸点1090℃。 电离能7.65电子伏特。 晶体结构：密排六方结构。原子半径：1.72 埃。 具有延展性，无磁性，且有良好的热消散性。 热导率: 156 W/(m·K) 具有较强还原性，能与热水反应放出氢气，燃烧时能产生眩目的白光， 镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易 溶解于有机和无机酸中，镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、 醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微 地或者根本不起作用。
8 17
72 73 8.9 2.1
27 28
80 80
0.33
钢 ~330 ~200
30-50 207 83 140 0.30
2.2 纯镁－纯镁的应用
生产铝合金：铝合金中的添加元素。2002年全世界共用了14.56 万吨镁，占40%；我国2003年共用2.1万吨镁，占41%。镁与原铝 的消费比率约为0.4%。 压铸镁合金铸件：2002年原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸中， 北美、拉美、西欧用量最多。镁合金压铸件在汽车上的使用量上 升了15%左右。 炼钢脱硫：2002年世界有5.73万吨镁用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我
镁及其合金是加热升温与散热降温都比其他金属快。
元素
镁 铝 钛 铁 镍 铜 锌
元素在周期 表中的排序
12 13 22 26 28 29 30
原子 重量
24.3 27.0 47.9 55.9 58.9 63.6 65.4
8.9 8.9 7.1
熔点
650 660 1668 1530 1453 1083 693
Ambient Ambient
230 220
150
165
140
82
60
34
34
6
22
1.5 3.2
3
8-15
45
45
14
65
60
0.35 0.35
A380 压铸 合金
A356 T6
尼龙
ABS
320 262 195 45
160 185 170 40
186
214 205
145 90
135
3.5 11
4
5
消费领域 铝合金 压铸 炼钢脱硫 稀土合金 金属还原 其它 合计
消费量 2.10 1.02
0.80
0.40
0.30
0.50 5.12
2002年世界主要地区的三大用镁行业的原镁用量（单位：吨）
用镁行业 北美
铝合金 压铸 炼钢脱硫
像氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。
室温强度低、塑性差：
纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不 能直接用做结构材料。
加工状态 σb／MPa σs／MPa E/ GPa
ε(％)
ψ(％)
HBS
铸态
11.5
2.5
45
8
9
30
变形状态 20.0
9.0
45 11.5 12.5
36
2.2 纯镁－纯镁的特性
镁为密排六方结构。熔点648.9℃。 25℃时晶格常数为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。
密度低，常用结构材料中最轻的金属： 20℃时密度1.738g/cm3。
体积热容比其他金属都低： 20℃时的体积热容为1781 J/(dm3·K)， 铝：2430 钛：2394 镍：4192 铁：3521 铜：3459 锌：2727
国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒脱硫效果比 碳化钙好，虽然镁价格比碳化钙高，但用量为碳化钙的1/6～1/7，镁脱硫比 碳化钙经济。吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%。
金属还原剂：如稀土合金、钛等到。 镁牺牲阳极保护阴极：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运
μm/m·k
26
25.6
22
21.5 34.5 76.5 12
%@35MPa 29
52
1.2
J/l·k
1900
2640 2590
1200
kJ/l
673
1066
℃
470-595 540-615 540-595 555-615
Mg/cm/d 0.02
0.05
0.1
0.5
2.2 纯镁－纯镁的特性
机械性能
熔盐电解法：工业上利用电解熔融氧化镁 硅热还原法：在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁。 用途：置换钛、锆、铀、铍等金属。用于制造轻合金、烟火、闪光粉、 镁盐等。结构性能类似于铝，用于飞机、导弹中。镁在汽油燃点可燃。
行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。石 油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机 场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加 油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。
2.2 纯镁－纯镁的应用
2003年中国原镁消费量（单位：万吨）
2.2 纯镁－纯镁的特性
物理性能 比重
传热系数
膨胀系数 减振性能
比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
单位
AZ91
AM60
A380 DC
A356 T6
尼龙 ABS 钢
g/cm3
1.81
1.79 2.74
2.69 1.4 1.05 7.8
镁物理性能的优点
W/m·k
51
61
96
159 0.33 0.28 14
拉拉强度 屈服强度(拉伸) 屈服强度(压缩)
剪切强度 疲劳强度 0.1%蠕变强度 无缺口冲击强度 有缺口冲击强度
延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
泊松比
单位
MPa MPa MPa MPa MPa MPa
J J % GPa GPa
条件
AZ 91D AM 60
Ambient Ambient
5×108 cyc 125℃
%IACS （Cu=100）
40 64 3.1 18 18 100 -
2.2 纯镁－纯镁的特性
化学活性高： 潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧
烈的腐蚀。 干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、
汽油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定。 室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不
第2章 镁及镁合金
2.1 概述 2.2 纯镁 2.3 镁合金 2.4 镁合金的应用
2.1 概述
1808年，英国戴维，钾还原氧化镁，制得镁。 物理性质：银白色，密度1.74克/厘米3，熔点648.9℃，沸点1090℃。 电离能7.65电子伏特。 晶体结构：密排六方结构。原子半径：1.72 埃。 具有延展性，无磁性，且有良好的热消散性。 热导率: 156 W/(m·K) 具有较强还原性，能与热水反应放出氢气，燃烧时能产生眩目的白光， 镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易 溶解于有机和无机酸中，镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、 醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微 地或者根本不起作用。
8 17
72 73 8.9 2.1
27 28
80 80
0.33
钢 ~330 ~200
30-50 207 83 140 0.30
2.2 纯镁－纯镁的应用
生产铝合金：铝合金中的添加元素。2002年全世界共用了14.56 万吨镁，占40%；我国2003年共用2.1万吨镁，占41%。镁与原铝 的消费比率约为0.4%。 压铸镁合金铸件：2002年原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸中， 北美、拉美、西欧用量最多。镁合金压铸件在汽车上的使用量上 升了15%左右。 炼钢脱硫：2002年世界有5.73万吨镁用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我
镁及其合金是加热升温与散热降温都比其他金属快。
元素
镁 铝 钛 铁 镍 铜 锌
元素在周期 表中的排序
12 13 22 26 28 29 30
原子 重量
24.3 27.0 47.9 55.9 58.9 63.6 65.4
8.9 8.9 7.1
熔点
650 660 1668 1530 1453 1083 693
Ambient Ambient
230 220
150
165
140
82
60
34
34
6
22
1.5 3.2
3
8-15
45
45
14
65
60
0.35 0.35
A380 压铸 合金
A356 T6
尼龙
ABS
320 262 195 45
160 185 170 40
186
214 205
145 90
135
3.5 11
4
5
消费领域 铝合金 压铸 炼钢脱硫 稀土合金 金属还原 其它 合计
消费量 2.10 1.02
0.80
0.40
0.30
0.50 5.12
2002年世界主要地区的三大用镁行业的原镁用量（单位：吨）
用镁行业 北美
铝合金 压铸 炼钢脱硫
像氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。
室温强度低、塑性差：
纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不 能直接用做结构材料。
加工状态 σb／MPa σs／MPa E/ GPa
ε(％)
ψ(％)
HBS
铸态
11.5
2.5
45
8
9
30
变形状态 20.0
9.0
45 11.5 12.5
36
2.2 纯镁－纯镁的特性
镁为密排六方结构。熔点648.9℃。 25℃时晶格常数为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。
密度低，常用结构材料中最轻的金属： 20℃时密度1.738g/cm3。
体积热容比其他金属都低： 20℃时的体积热容为1781 J/(dm3·K)， 铝：2430 钛：2394 镍：4192 铁：3521 铜：3459 锌：2727
国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒脱硫效果比 碳化钙好，虽然镁价格比碳化钙高，但用量为碳化钙的1/6～1/7，镁脱硫比 碳化钙经济。吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%。
金属还原剂：如稀土合金、钛等到。 镁牺牲阳极保护阴极：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运
μm/m·k
26
25.6
22
21.5 34.5 76.5 12
%@35MPa 29
52
1.2
J/l·k
1900
2640 2590
1200
kJ/l
673
1066
℃
470-595 540-615 540-595 555-615
Mg/cm/d 0.02
0.05
0.1
0.5
2.2 纯镁－纯镁的特性
机械性能