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標題: 尋找比重輕的金屬材料 [打印本頁]

作者: XQQ0622 時間: 2008-10-8 09:31
標題: 尋找比重輕的金屬材料
尋找比重輕的金屬材料

作者: 漂流瓶 時間: 2008-11-25 22:51
鋁合金比較適合，輕哦。
如果能說出用途與工況，我們會給你更多的選擇。

作者: 西北風zlh 時間: 2008-11-25 23:48
感覺還要考慮零件使用性能問題，比如剛度，強度等等，不知鋁合金能否勝任。

作者: 盛夏有風 時間: 2008-11-27 11:35
網上找的資料，BMW Z4的內燃缸就是運用了此種材料

鎂合金是實際應用中最輕的金屬結構材料，但與鋁合金相比，鎂合金的研究和發展還很不充分，鎂合金的應用也還很有限。目前，鎂合金的產量只有鋁合金的1％。鎂合金作為結構應用的最大用途是鑄件，其中90％以上是壓鑄件[14]。
　　限制鎂合金廣泛應用的主要問題是：由于鎂元素極為活潑，鎂合金在熔煉和加工過程中極容易氧化燃燒，因此，鎂合金的生產難度很大；鎂合金的生產技術還不成熟和完善，特別是鎂合金成形技術有待進一步發展；鎂合金的耐蝕性較差；現有工業鎂合金的高溫強度、蠕變性能較低，限制了鎂合金在高溫（150～350℃）場合的應用；鎂合金的常溫力學性能，特別是強度和塑韌性有待進一步提高；鎂合金的合金系列相對很少，變形鎂合金的研究開發嚴重滯后，不能適應不同應用場合的要求[14~19]。　　鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金。鎂合金按合金組元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az）、Mg-Al -Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（As）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n（ZK）、Mg-Zn-RE系（ｚＥ）等合金。常用鑄造鎂合金的牌號及性能見表４[2,14]。表5為常見變形鎂合金的化學成分及基本特性[2,20]。
　　我國具有豐富的鎂資源，原鎂產能、產量和出口均居世界首位。在鎂和鎂合金的研究和應用領域，我國與歐美等發達國家之間的差距還相當大'一方面，我國的原鎂質量差，鎂合金錠的質量也不盡如人意，出口缺乏競爭力，作為結構材料應用的鎂在國內的消耗量又很少，只能作為初級原料低價出口，屬典型的資源出口型工業，目前，國內的鎂冶金企業大都處于虧損或面臨倒閉；另一方面，我國對鎂合金的研究和應用更顯薄弱。因此，如何利用我國的鎂資源優勢，將鎂的資源優勢轉變為技術、經濟優勢，促進國民經濟發展、增強我國鎂衍業的國際競爭力，是擺在我們面前的迫切任務[24]。
　　2.鎂合金的新進展
　　（1）耐熱鎂合金。
　　耐熱性差是阻礙鎂合金廣泛應用的主要原因之一，當溫度升高時，它的強度和抗蠕變性能大幅度下降，使它難以作為關鍵零件（如發動機零件）材料在汽車等工業中得到更廣泛的應用。
己開發的耐熱鎂合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si）。稀土是用來提高鎂合金耐熱性能的重要元素。含稀土的鎂合金QE22和WE54具有與鋁合金相當的高溫強度，但是稀土合金的高成本是其被廣泛應用的一大阻礙[18]。
　　Mg-Al-Si（AS）系合金是德國大眾汽車公司開發的壓鑄鎂合金。175℃時，AS41合金的蠕變強度明顯高于AZ91和AM60合金。但是，AS系鎂合金由于在凝固過程中會形成粗大的漢字狀Mg2Si相，損害了鑄造性能和機械性能。研究發現，微量Ca的添加能夠改善漢字狀Mg2si相的形態，細化Mg2si顆粒，握高AS系列鎂合金的組織和性能[18]。
　　從20世紀80年代以來，國外致力于利用Ｃ·來提高鎂合金的高溫抗拉強度和蠕變性能。最近美國開發的ZAC8506（Mg-8Zn-5Al-0.6Ca），以及加拿大研究的Mg-5Al-0.8Ca等鎂合金，其抗拉強度和蠕變性能都較好。
2001年，日本東北大學井上明久等采用快速凝固法制成的具有100~200nm晶粒尺寸的高強鎂合金Mg-2at% Y-1at% Zn，其強度為超級鋁合金的3倍，還具有超塑性、高耐熱性和高耐蝕性。
　　（2）耐蝕鎂合金。
　　鎂合金的耐蝕性問題可通過兩個方面來解決：①嚴格限制鎂合金中的Fe、Cu、Ｎi等雜質元素的含量。例如，高純AZ91HP鎂合金在鹽霧試驗中的耐蝕性大約是AZ91C的100倍，超過了壓鑄鋁合金A380，比低碳鋼還好得多。②對鎂合金進行表面處理。根據不同的耐蝕性要求，可選擇化學表面處理、陽極氧化處理、有機物涂覆、電鍍、化學鍍、熱噴涂等方法處理。例如，經化學鍍的鎂合金，其耐蝕性超過了不銹鋼[2]。
　　（3）阻燃鎂合金。
　　鎂合金在熔煉澆鑄過程中容易發生劇烈的氧化燃烷。實踐證明，熔劑保護法和SF6、SO2、CO2、Ar等氣體保護法是行之有效的阻燃方法，但它們在應用中會產生嚴重的環境污染，并使得合金性能降低，設備投資增大。
純鎂中加鈣能夠大大提高鎂液的抗氧化燃燒能力，但是由于添加大量鈣會嚴重惡化鎂合金的機械性能，使這一方法無法應用于生產實踐。鉸可以阻止鎂合金進一步氧化，但是鉸含量過高時，會引起晶粒粗化和增大熱裂傾向。
最近，上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心通過同時加人幾種元素，開發了一種阻燃性能和力學性能均良好的轎車用阻燃鎂合金，成功地進行了轎車變速箱殼蓋的工業試驗，并生產出了手機殼體、ＭＰ3殼體等電子產品外殼[15]。
　　（４）高強高韌鎂合金。
　　現有鎂合金的常溫強度和塑韌性均有待進一步提高。在Ｍg-Ｚn和Ｍg-Ｙ合金中加人Ca、Zr可顯著細化晶粒，提高其抗拉強度和屈服強度[1]；加人Ag和Th能夠提高Mg-RE-Zr合金的力學性能，如含Ag的QE22A合金具有高室溫拉伸性能和抗蠕變性能，已廣泛用作飛機、導彈的優質鑄件；通過快速凝固粉末冶金、高擠壓比及等通道角擠（ECAE）等方法，可使鎂合金的晶粒處理得很細，從而獲得高強度、高塑性甚至超塑性[16,19]。
　　（5）變形鎂合金。
　　雖然目前鑄造鎂合金產品用量大于變形鎂合金，但經變形的鎂合金材料可獲得更高的強度，更好的延展性及更多樣化的力學性能，可以滿足不同場合結構件的使用要求。因此，開發變形合金，是其未來更長遠的發展趨勢[20]。
　　新型變形鎂合金及其成型工藝的開發，已受到國內外材料工作者的高度重視。美國成功研制了各種系列的變形鎂合金產品，如通過擠壓＋熱處理后的ZK60高強變形鎂合金，其強度及斷裂韌性可相當于時效狀態的Al7075或Al7475合金，而采用快速凝固（RS）＋粉末冶金（PM）＋熱擠壓工藝開發的Mg-Al-Zn系EA55RS變形鎂合金，成為迄今報道的性能最佳的鎂合金，其性能不但大大超過常規鎂合金，比強度甚至超過7075鋁合金，且具有超塑性（300℃，436％），腐蝕速率與2024-T6鋁合金相當，還可同時加人SiCp等增強相，成為先進鎂合金材料的典范。日本1999年開發出超高強度的IM Mg-Y系變形鎂合金材料，以及可以冷壓加工的鎂合金板材。英國開發出Mg-Al-B擠壓鎂合金，用于Magnox核反應堆燃料罐。以色列最近也研制出用于航天飛行器上的兼具優良力學性能和耐蝕性能的變形鎂合金，法國和俄羅斯開發了魚雷動力源變形鎂合金陽極薄板材料。
　　（6）鎂合金成形技術。
　　鎂合金成形分為變形和鑄造兩種方法[21,22]，當前主要使用鑄造成形工藝。壓鑄是應用最廣的鎂合金成形方法。近年來發展起來的鎂合金壓鑄新技術有真空壓鑄和充氧壓鑄，前者已成功生產出AM60B鎂合金汽車輪毅和方向盤，后者也己開始用于生產汽車上的鎂合金零件。
　　鎂合金半固態觸變鑄造（Thixo-Molding）成形新技術，近年來受到美國、日本和加拿大等國家的重視。與傳統的壓鑄相比，觸變鑄造法無需熔煉、澆注及氣體保護，生產過程更加清潔、安全和節能。目前已研制出鎂合金半固態觸變鑄造用壓鑄機，到1998年底，全世界已有超過100臺機器投人運行，約有40種標準鎂合金半固態產品用于汽車、電子和其他消費品。但相對來說，半固態鑄造鎂合金材料的選擇性小，目前應用的只有AZ91D合金，需要進一步發展適用于半固態鑄造的鎂合金系。
　　其他正在發展的鎂合金鑄造成形新技術有鎂合金消失模鑄造、擠壓鑄造－低壓鑄造結合法、擠壓鑄造-流變鑄造結合法和真空傾轉法差壓鑄造等。

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