镁合金的应用

镁合金的应用

1、概述

镁合金它具有数量大、强度大的一系列特点，在钢铁之后、在地球上是储量位居第三位的常用金属,海水中镁含量极其巨大。所以,一直以来镁合金都很受国内外的关注[1],但它的耐磨性以及耐蚀性在某种程度上制约镁合金的推广及使用。为了提高镁合金的表面处理方法，耐磨耐腐蚀是最简单的方法。未来是一种表面上的激光熔覆层的最大的优点是，它是基于激光束辐射，合金粉末，陶瓷粉末加热衬底表面和迅速融化，因为它是一种表面处理方法，形成后去除梁。近些年来，伴随着材料科学的发展与进步，付出越来越多的关注因为镁合金。镁合金等金属材料的密度小，密度大约是铁的四分之一，铝的三分之二，镁合金的合金强度比铁、铝大，并与铝合金有钢相似的刚度比。其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。此外，镁合金具有优异的切削及抛光性能，易成型，导热性好，无磁性的电磁屏蔽性能，良好的可回收等金属材料的竞争中占据明显的优势。同时，排名第六的地球丰富的镁含量，约为百分之二点五，因此，镁合金在第二十一世纪，被认为是最有前途的绿色工程材料。

铸造镁合金以及压铸镁合金是镁合金的最重要的形式，包括超过90%的铸造镁合金。Mg-Al-Ca-Sr镁合金是目前的研究和开发，并使用最成功，最详细的镁-铝合金，被广泛应用于各个领域。镁合金由于密度低，强度高，刚度比，具有良好的导热性和导电性，在第二十一世纪理想的工程材料。然而，耐腐蚀的镁合金的力学性能低限的性能优势。因此，表面改性技术，加强表面化学性质与镁合金的力学性能，具有十分重要的意义。

重量轻，节能的迫切需要，是推动环保工程系统的结构和功能的能量生成，材料储能，推进多元化的发展和运输。这些挑战促使镁元素使用更广泛的传播。此外，回收方便，与聚合物相比，使镁合金的环境更有吸引力。重要的是，密度小于1.74 g/cm3，仅为铝的30%，钢的1/4，相同的许多聚合物的密度都小，镁的吸引力在于轻质的结构和系统，最值得注意的是，汽车系统。一个典型的汽车称重为1525公斤目前包含着大约975公斤的钢，127公斤，114公斤的高分子材料，和镁5～6公斤。据估计，22.5公斤的质量减少了约1%提高燃料效率；因此，

汽车制造商的全球目标增加汽车的Mg含量的45和160公斤之间。广泛使用金属元素而形成的工程资料的基础上，从镁的机械性、化学的角度的复杂性以及物理性能。因此，它的使用已相当有限。有趣的是，扩大镁合金的使用电流的驱动力一般发生在一个特定的环境中。同时材料设计与加工科学可以解决复杂的问题以及提供了新的可能性。在所有结构的合金对比中镁合金是其中最轻的。因此，在不减少部件的强度，可以减少铝或铁的重量。镁合金的强度明显高于铝合金和钢度钢以及铝合金。弹性范围内，根据镁合金比吸收碰撞能量，铝合金零件，因此镁合金具有良好的抗震性能，并降低噪声。在同样负荷下，100次，铝，钛，300〜500倍的振动。电磁屏蔽，3C产品（手机和电脑），可以提供出色的防电磁，镁合金外壳可完全吸收超过100分贝的高频电磁干扰。良好的质感，镁合金和触摸感觉良好的外观，使产品更豪华的感觉，并且，更不容易受到空气的腐蚀。

2、镁合金的应用

2.1、工程材料

承载材料通常是由机械加工形成的，如轧制或挤压，需要高水平的拉伸，这就要求高韧性。这需要五个独立的变形模式，在原子尺度，通过位错运动。不像大多数工程材料的高度对称的立方晶体结构，镁具有六边形结构只用两个独立的变形模式。其结果是，所需的其他的变形模式，如位错，孪晶和晶界滑移破坏，可能会出现在激活。新的共识，变形模式更容易被激活的微型或纳米粒子材料，导致到高延展性。结果表明，其他所需的变形模式，如位错、孪晶或晶界滑动激活前可能会发生故障。正在形成的共识的是，变形模式是在微型或纳米级的颗粒材料更容易激活，导致高延展性。在晶粒尺度的应变过程的数值模拟提供了进一步的见解的条件下，可以获得大的塑性应变。

2.2、航空航天

镁合金在航空航天，汽车，微电子行业都有广泛的应用，由于其较低的密度（从1.75到1.85克/立方厘米）和高的强度。然而，他们的一系列性能往往被限制，这是由于磨损和腐蚀问题，大量的研究已证明表面性质和Mg-Al-Ca-Sr镁合金力学行为，但激光合金的表面处理是一个新的研究领域。同时在航空航天和汽车应用轻量化材料需求的增加和我们年年的专注于对镁及其合金的研发人员因其比强度高、密度低，与35%的钛合金密度相比密度更小，并且小于65%铝基合金的密度。然而，镁有一些不良特性，包括很差的耐腐蚀性和耐磨性，抗蠕变能力差和高的化学反应活性，这限制了其在许多应用中广泛使用。镁的化学反应是一个非常重要的障碍，我们都知道当它与水或空气接触时，氢氧化物/氧化物

就会在它表面层上形成。镁及其合金表面涂层，解决这些问题的方法之一，镁及其合金的激光表面处理引起了相当大的兴趣，提高镁及其合金的力学性能和化学成分的作用。其中包括激光相变的激光表面处理工艺，表面熔化，激光表面合金化、激光表面熔覆。由于质量轻合金，镁合金被广泛应用于国防，航空航天产品。如法国，航空公司超过弗雷肺直升机齿轮箱压铸镁合金镁-锌-稀土-锆合金

ZE41。银可以显着提高时效强化稀土镁-锆合金具有较低的拉伸性能，一系列的应用在航空航天领域，如飞机起落架，直升机旋翼齿轮箱和附件。在轻武器，法国反坦克手榴弹零件制成的镁合金和铝合金，轻型坦克和装甲车，采用镁合金缸体，缸盖;美利坚合众国M511谢里登轻型坦克/侦察车，齿轮机箱体采用铝和镁合金。镁合金的发展，中国的飞机机轮和刹车装置组成。稀土类金属的铸造镁合金为主要合金元素，可以用于为200℃〜300℃，长期使用的零件，这是非常适合于航空发动机。首次应用稀土镁合金ZM3的，在成都发动机公司1967年开始在中国生产，黎明发动机已经批量生产。ZM3，此外，还用于铸造离心情况下可湿性粉剂，已在北京航空航天大学和南方动力机械公司的一批生产。总之，镁，轻合金冶炼和制造技术的不断提高，在坦克和装甲部分结构的导弹外壳，尾部将被广泛使用。这个例子表明，每个基板的表面性能的微观结构的均质细化主要论述和改性。此外，不同的沉淀物可能形成的镁相的增加是由于非平衡凝固过饱和度。然而，改性是因为熔化层的组合物相对于基板和大量的拉伸应力的限制同样可能产生。适当的合金化可以改善材料的物理性能。

2.3、生物材料

镁合金在生物纳米中应用也很多，镁合金具有高强度和高韧性，可加工性，以及良好的生物相容性，目前主要在骨内固定材料，多孔骨修复材料，种植牙材料，牙科材料，研究和心血管支架。但速度太快，镁合金在体液中的腐蚀是一个大问题，修改后的方法不仅可以提高镁合金的耐蚀性，降低其生物降解率，而且还可以提高材料的力学性能、表面活性和生物材料，和镁合金材料的应用发展医学。纳米天线是通过将一个或两个金纳米粒子（NPS）的DNA折纸结构，这也纳入对接位置为一个单一的荧光染料在一个之间的差距。测量了NP大小和数量是依赖于荧光增强和它们的数值模拟方式。得到的染料分子位于23纳米到100纳米金粒子之间的差距是最大值的117倍的荧光增强。绑定和解除绑定的DNA 短链直接可视化，以及动态的构象中的天线的热点DNA霍利迪路口，表明了单分子检测的兼容性。

2.4、牺牲阳极

铝锌镁合金用牺牲阳极的方法在海水中可以防止锡组成受到影响。腐蚀试验安装确定锡对铝合金阳极效率的最佳效果。腐蚀和未曝光的样品表面进行微观结构表征，用光学显微镜技术。0%、0.01%掺杂的铝锌镁合金的制备，以确定环境