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標(biāo)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(biāo)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(fēng)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(qiáng)度等等，不知鋁合金能否勝任。

作者: 盛夏有風(fēng) 時間: 2008-11-27 11:35
網(wǎng)上找的資料，BMW Z4的內(nèi)燃缸就是運(yùn)用了此種材料

鎂合金是實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，但與鋁合金相比，鎂合金的研究和發(fā)展還很不充分，鎂合金的應(yīng)用也還很有限。目前，鎂合金的產(chǎn)量只有鋁合金的1％。鎂合金作為結(jié)構(gòu)應(yīng)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(yīng)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(chǎn)難度很大；鎂合金的生產(chǎn)技術(shù)還不成熟和完善，特別是鎂合金成形技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展；鎂合金的耐蝕性較差；現(xiàn)有工業(yè)鎂合金的高溫強(qiáng)度、蠕變性能較低，限制了鎂合金在高溫（150～350℃）場合的應(yīng)用；鎂合金的常溫力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度和塑韌性有待進(jìn)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(fā)嚴(yán)重滯后，不能適應(yīng)不同應(yīng)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(xué)成分及基本特性[2,20]。
　　我國具有豐富的鎂資源，原鎂產(chǎn)能、產(chǎn)量和出口均居世界首位。在鎂和鎂合金的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，我國與歐美等發(fā)達(dá)國家之間的差距還相當(dāng)大'一方面，我國的原鎂質(zhì)量差，鎂合金錠的質(zhì)量也不盡如人意，出口缺乏競爭力，作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的鎂在國內(nèi)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(yè)，目前，國內(nèi)的鎂冶金企業(yè)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(yīng)用更顯薄弱。因此，如何利用我國的鎂資源優(yōu)勢，將鎂的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增強(qiáng)我國鎂衍業(yè)的國際競爭力，是擺在我們面前的迫切任務(wù)[24]。
　　2.鎂合金的新進(jìn)展
　　（1）耐熱鎂合金。
　　耐熱性差是阻礙鎂合金廣泛應(yīng)用的主要原因之一，當(dāng)溫度升高時，它的強(qiáng)度和抗蠕變性能大幅度下降，使它難以作為關(guān)鍵零件（如發(fā)動機(jī)零件）材料在汽車等工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。
己開發(fā)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(dāng)?shù)母邷貜?qiáng)度，但是稀土合金的高成本是其被廣泛應(yīng)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(fā)的壓鑄鎂合金。175℃時，AS41合金的蠕變強(qiáng)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(jī)械性能。研究發(fā)現(xiàn)，微量Ca的添加能夠改善漢字狀Mg2si相的形態(tài)，細(xì)化Mg2si顆粒，握高AS系列鎂合金的組織和性能[18]。
　　從20世紀(jì)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(qiáng)度和蠕變性能。最近美國開發(fā)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(qiáng)度和蠕變性能都較好。
2001年，日本東北大學(xué)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(qiáng)鎂合金Mg-2at% Y-1at% Zn，其強(qiáng)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(yán)格限制鎂合金中的Fe、Cu、Ｎi等雜質(zhì)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(jìn)行表面處理。根據(jù)不同的耐蝕性要求，可選擇化學(xué)表面處理、陽極氧化處理、有機(jī)物涂覆、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂等方法處理。例如，經(jīng)化學(xué)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(fā)生劇烈的氧化燃烷。實踐證明，熔劑保護(hù)法和SF6、SO2、CO2、Ar等氣體保護(hù)法是行之有效的阻燃方法，但它們在應(yīng)用中會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，并使得合金性能降低，設(shè)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(yán)重惡化鎂合金的機(jī)械性能，使這一方法無法應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。鉸可以阻止鎂合金進(jìn)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(xué)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(fā)了一種阻燃性能和力學(xué)性能均良好的轎車用阻燃鎂合金，成功地進(jìn)行了轎車變速箱殼蓋的工業(yè)試驗，并生產(chǎn)出了手機(jī)殼體、ＭＰ3殼體等電子產(chǎn)品外殼[15]。
　　（４）高強(qiáng)高韌鎂合金。
　　現(xiàn)有鎂合金的常溫強(qiáng)度和塑韌性均有待進(jìn)一步提高。在Ｍg-Ｚn和Ｍg-Ｙ合金中加人Ca、Zr可顯著細(xì)化晶粒，提高其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度[1]；加人Ag和Th能夠提高M(jìn)g-RE-Zr合金的力學(xué)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(jī)、導(dǎo)彈的優(yōu)質(zhì)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(xì)，從而獲得高強(qiáng)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(chǎn)品用量大于變形鎂合金，但經(jīng)變形的鎂合金材料可獲得更高的強(qiáng)度，更好的延展性及更多樣化的力學(xué)性能，可以滿足不同場合結(jié)構(gòu)件的使用要求。因此，開發(fā)變形合金，是其未來更長遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢[20]。
　　新型變形鎂合金及其成型工藝的開發(fā)，已受到國內(nèi)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(chǎn)品，如通過擠壓＋熱處理后的ZK60高強(qiáng)變形鎂合金，其強(qiáng)度及斷裂韌性可相當(dāng)于時效狀態(tài)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(fā)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(guī)鎂合金，比強(qiáng)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(dāng)，還可同時加人SiCp等增強(qiáng)相，成為先進(jìn)鎂合金材料的典范。日本1999年開發(fā)出超高強(qiáng)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(fā)出Mg-Al-B擠壓鎂合金，用于Magnox核反應(yīng)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(yōu)良力學(xué)性能和耐蝕性能的變形鎂合金，法國和俄羅斯開發(fā)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(shù)。
　　鎂合金成形分為變形和鑄造兩種方法[21,22]，當(dāng)前主要使用鑄造成形工藝。壓鑄是應(yīng)用最廣的鎂合金成形方法。近年來發(fā)展起來的鎂合金壓鑄新技術(shù)有真空壓鑄和充氧壓鑄，前者已成功生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車輪毅和方向盤，后者也己開始用于生產(chǎn)汽車上的鎂合金零件。
　　鎂合金半固態(tài)觸變鑄造（Thixo-Molding）成形新技術(shù)，近年來受到美國、日本和加拿大等國家的重視。與傳統(tǒng)的壓鑄相比，觸變鑄造法無需熔煉、澆注及氣體保護(hù)，生產(chǎn)過程更加清潔、安全和節(jié)能。目前已研制出鎂合金半固態(tài)觸變鑄造用壓鑄機(jī)，到1998年底，全世界已有超過100臺機(jī)器投人運(yùn)行，約有40種標(biāo)準(zhǔn)鎂合金半固態(tài)產(chǎn)品用于汽車、電子和其他消費(fèi)品。但相對來說，半固態(tài)鑄造鎂合金材料的選擇性小，目前應(yīng)用的只有AZ91D合金，需要進(jìn)一步發(fā)展適用于半固態(tài)鑄造的鎂合金系。
　　其他正在發(fā)展的鎂合金鑄造成形新技術(shù)有鎂合金消失模鑄造、擠壓鑄造－低壓鑄造結(jié)合法、擠壓鑄造-流變鑄造結(jié)合法和真空傾轉(zhuǎn)法差壓鑄造等。

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