镁合金：未来金属界的明星质料之一

  本文摘要：在当今世界能源与情况问题日益突出的严峻形势下镁合金在汽车工业、通讯电子业和航空航天工业等领域正获得日益广泛的应用。我国是世界上镁矿资源最富厚的国家之一可使用的镁矿资源产量约占世界总储量的70%因而在生长镁质料工业上有显著的资源优势。 镁（Mg）是地壳中第八富厚的元素比铝轻33％比钛轻60％比钢轻75％。

在当今世界能源与情况问题日益突出的严峻形势下镁合金在汽车工业、通讯电子业和航空航天工业等领域正获得日益广泛的应用。我国是世界上镁矿资源最富厚的国家之一可使用的镁矿资源产量约占世界总储量的70%因而在生长镁质料工业上有显著的资源优势。

镁（Mg）是地壳中第八富厚的元素比铝轻33％比钛轻60％比钢轻75％。加入其他元素组成的镁合金同样具有密度小、比强度高、弹性模量大、导热性和消震性好、电磁屏蔽性能强、生物兼容性佳、易于接纳等突出优点被美誉为“21世纪绿色结构质料”也被许多行业专家标榜为未来金属界的明星质料之一。

从人类最早期的原始工具到第一次实验航行我们就一直在寻找又轻又强壮的质料。尤其是在汽车、航行等产物的设计中思量到宁静和可靠性的需求金属质料无疑是公认的首选但钢铁的重量无疑让设计人员倍感苦恼那么有没有一种金属可以满足人们对轻量化设计的需求呢？镁（合金）就是最佳的选择。

镁合金具有良好的导热和导电性能虽然镁合金的导热能力不及铝合金但远高于塑料、树脂同时镁合金具有良好的电磁屏蔽性能很是适适用于制造电子产物的金属外壳、机罩。一些电子通讯知名品牌企业已经乐成将镁合金用于制造小我私家便携式电脑、手机、摄录影器材等电子产物外壳。

在2003年全球出货的3000万台条记本电脑中接纳铝和塑胶机壳的比重达75%使用镁合金的比重仅25%但2004年条记本电脑接纳镁合金机壳的比重就提高到了50%以上。

纯镁的密度为1.738 g/cm3镁合金的密度也仅为1.75-1.90 g/cm3约是铝合金的2/3钢的1/4。镁合金的比强度显着高于铝合金和钢比刚度与铝合金相当远远高于工程塑料。在当前汽车工业尤其是新能源汽车行业大幅生长的配景下用镁合金做结构件可以显著减轻汽车自重有效降低燃油消耗提高燃油经济性同时降低污染排放。

镁合金在汽车上最具潜力的应用是整体结构部件如偏向盘、发念头罩、后备行李箱盖、车顶板、车体增强板、内侧车门框架和后部车厢隔板部门高强耐热镁合金甚至可以用于发念头汽缸体和汽车轮毂。

镁的电极电位低化学性质生动导致镁合金产物容易腐蚀。

因此腐蚀问题也是阻碍镁合金应用的一个关键因素。改善镁合金的耐蚀性能现在主要有两种技术方式一种是通过合金化和纯净化处置惩罚来提高镁合金基体自己的电极电位或者形成外貌自愈合防护膜增强自身对情况腐蚀的反抗能力；另一种是通过外貌防护处置惩罚形成外貌掩护膜而防止基体的腐蚀。由于前者受到镁自身化学特性的限制未取得应用上的突破性希望故现在海内外多致力于外貌防护技术的研究开发在现在广泛使用的微弧氧化外貌处置惩罚技术基础开拓了一些新的外貌处置惩罚技术并取得了较好的结果。

图2.1镁合金的应用示例 (a) 轻型导弹壳；(b) 座椅框架；(c) 汽车轮毂；(d) 条记本外壳；(e) 牺牲阳极质料；(f) 医用镁合金缝合线

虽然镁合金拥有众多吸引人的性能优势但由于其自身固有的一些性能缺点以及当前的技术制约使其仍然难以举行广泛的推广使用。质料界的泰斗——师昌绪院士就曾指出镁合金的生长存在三大瓶颈, 即缺乏有效析出相、易腐蚀和难变形。这三大问题也是生长新型高性能镁合金面临的主要障碍。

镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量在同样受力条件下可消耗更大的变形功具有降噪、减振功效可蒙受较大的打击震动负荷。

镁合金的这些特点可以满足航空航天等高科技领域对轻质质料吸噪、减震和防辐射的要求从而改善航行器的气体动力学性能和显着减轻结构重量。从20 世纪40 年月开始镁合金首先在航空航天部门获得了应用。关注质料科学与工程民众号学习更多。在外洋B-36重型轰炸机每架用到4086kg镁合金簿板；“德热来奈”飞船的起动火箭“鼎力大举神”曾使用了600kg的变形镁合金；“季斯卡维列尔”卫星中使用了675kg的变形镁合金；直径约1米的“维热尔”火箭壳体也是用镁合金挤压管材制造的。

我国制造的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上也均选用了镁合金构件。

鼎力大举生长镁合金的应用必须以加速镁合金的基础研究为前提。增强对镁合金强韧化机理及塑性变形机制的基础理论研究从基础上认识镁合金的强化及塑性变形机理同时必须增强对镁合金腐蚀机理和失效机制的研究。

在此基础上缔造有利于镁合金变形的应力应变条件开发新型高性能镁合金体系通过先进变形镁合金加工工艺生产制备出具有高强、耐热耐蚀以及良好变形性能的优质镁合金。

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