Magnesium alloys: aplikasyon, pag-uuri at mga katangian

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Magnesium alloys ay may ilang natatanging pisikal at kemikal na katangian, ang pangunahing nito ay mababang density at mataas na lakas. Ang kumbinasyon ng mga katangiang ito sa mga materyales na may karagdagan ng magnesium ay ginagawang posible na makagawa ng mga produkto at istruktura na may mataas na lakas at mababang timbang.

Mga katangian ng Magnesium

Ang industriyang produksyon at paggamit ng magnesium ay nagsimula kamakailan - mga 100 taon lamang ang nakalipas. Ang metal na ito ay may mababang masa, dahil mayroon itong medyo mababang density (1.74 g / cmᶟ), mahusay na pagtutol sa hangin, alkalis, gaseous media na naglalaman ng fluorine at mineral na mga langis.

Ang pagkatunaw nito ay 650 degrees. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na aktibidad ng kemikal hanggang sa kusang pagkasunog sa hangin. Ang makunat na lakas ng purong magnesiyo ay 190 MPa, ang nababanat na modulus ay 4,500 MPa, at ang kamag-anak na pagpahaba ay 18%. Ang metal ay may mataas na kakayahan sa pamamasa (epektibong sumisipsip ng nababanat na mga vibrations), na nagbibigay nitomahusay na shock tolerance at nabawasan ang sensitivity sa resonant phenomena.

Ang iba pang mga tampok ng elementong ito ay kinabibilangan ng magandang thermal conductivity, mababang kakayahang sumipsip ng mga thermal neutron at makipag-ugnayan sa nuclear fuel. Dahil sa kumbinasyon ng mga katangiang ito, ang magnesium ay isang mainam na materyal para sa paglikha ng hermetically sealed shell ng mga elementong may mataas na temperatura ng mga nuclear reactor.

Magnesium alloys na may iba't ibang metal at isa ito sa mga malakas na reducing agent, kung wala ang metallothermic na proseso ay imposible.

Sa dalisay nitong anyo, ito ay pangunahing ginagamit bilang karagdagan ng haluang metal sa mga haluang metal na may aluminyo, titanium at ilang iba pang elemento ng kemikal. Sa ferrous metalurgy, ang magnesium ay ginagamit para sa malalim na desulfurization ng bakal at cast iron, at ang mga katangian ng huli ay pinahuhusay ng graphite spheroidization.

Magnesium at alloying additives

Ang pinakakaraniwang alloying na mga karagdagan na ginagamit sa magnesium-based na mga alloy ay kinabibilangan ng mga elemento tulad ng aluminum, manganese at zinc. Sa pamamagitan ng aluminyo, ang istraktura ay nagpapabuti, ang pagkalikido at lakas ng materyal ay tumaas. Ang pagpapakilala ng zinc ay ginagawang posible din na makakuha ng mas malakas na mga haluang metal na may pinababang laki ng butil. Sa tulong ng manganese o zirconium, tumataas ang resistensya ng kaagnasan ng mga magnesium alloy.

Ang pagdaragdag ng zinc at zirconium ay nagbibigay ng mas mataas na lakas at ductility ng metal mixtures. At ang pagkakaroon ng ilang bihirang lupaAng mga elemento, tulad ng neodymium, cerium, yttrium, atbp., ay nag-aambag sa isang makabuluhang pagtaas sa paglaban sa init at pag-maximize ng mga mekanikal na katangian ng mga magnesium alloy.

Upang lumikha ng mga ultra-light na materyales na may density na 1.3 hanggang 1.6 g/mᶟ, ang lithium ay ipinapasok sa mga haluang metal. Ginagawang posible ng additive na ito na bawasan ang kanilang timbang ng kalahati kumpara sa mga pinaghalong metal na aluminyo. Kasabay nito, ang kanilang mga indicator ng plasticity, fluidity, elasticity at manufacturability ay umaabot sa mas mataas na antas.

Pag-uuri ng mga magnesium alloy

Magnesium alloys ay inuri ayon sa ilang pamantayan. Ito ay:

• ayon sa paraan ng pagproseso - para sa pag-cast at deformable;
• ayon sa antas ng sensitivity sa heat treatment - sa hindi tumigas at tumigas ng heat treatment;
• by properties at applications - para sa heat-resistant, high-strength at general purpose alloys;
• ayon sa alloying system - may ilang grupo ng mga non-hardenable at heat-hardenable na wrought magnesium alloy.

Mga casting alloy

Ang pangkat na ito ay kinabibilangan ng mga haluang metal na may karagdagan ng magnesium, na idinisenyo para sa paggawa ng iba't ibang bahagi at elemento sa pamamagitan ng shaped casting. May iba't ibang mekanikal na katangian ang mga ito, depende kung saan sila nahahati sa tatlong klase:

• katamtamang lakas;
• high strength;
• lumalaban sa init.

Sa mga tuntunin ng kemikal na komposisyon, ang mga haluang metal ay nahahati din sa tatlong pangkat:

• aluminum + magnesium + zinc;
• magnesium + zinc + zirconium;
• magnesium + rare earthelemento + zirconium.

Mga katangian ng pag-cast ng mga haluang metal

Ang pinakamahusay na mga katangian ng pag-cast sa mga produkto ng tatlong pangkat na ito ay may mga aluminyo-magnesium alloy. Nabibilang ang mga ito sa klase ng mga high-strength na materyales (hanggang 220 MPa), samakatuwid ang mga ito ang pinakamahusay na opsyon para sa paggawa ng mga bahagi ng makina para sa sasakyang panghimpapawid, sasakyan at iba pang kagamitan na tumatakbo sa ilalim ng mekanikal at thermal load.

Upang mapataas ang mga katangian ng lakas, ang mga aluminyo-magnesium na haluang metal ay pinaghalo rin sa iba pang mga elemento. Ngunit ang pagkakaroon ng mga dumi ng bakal at tanso ay hindi kanais-nais, dahil ang mga elementong ito ay may negatibong epekto sa weldability at corrosion resistance ng mga haluang metal.

Inihanda ang mga cast magnesium alloy sa iba't ibang uri ng melting furnace: reverberatory furnace, crucible furnace na may gas, oil o electric heating, o crucible induction furnace.

Ang mga espesyal na flux at additives ay ginagamit upang maiwasan ang pagkasunog sa panahon ng pagtunaw at paghahagis. Ginagawa ang mga casting sa pamamagitan ng paghahagis sa buhangin, plaster at shell molds, sa ilalim ng pressure at paggamit ng mga modelo ng pamumuhunan.

Wrought alloy

Kung ikukumpara sa mga cast alloy, ang mga wrought magnesium alloy ay mas malakas, mas ductile at mas matigas. Ginagamit ang mga ito para sa paggawa ng mga blangko sa pamamagitan ng pag-roll, pagpindot at pag-stamp. Bilang isang heat treatment ng mga produkto, ginagamit ang hardening sa temperatura na 350-410 degrees, na sinusundan ng arbitraryong paglamig nang walang pagtanda.

Kapag pinainitang mga plastik na katangian ng naturang mga materyales ay nagdaragdag, samakatuwid, ang pagproseso ng mga haluang metal ng magnesiyo ay isinasagawa sa pamamagitan ng presyon at sa mataas na temperatura. Isinasagawa ang stamping sa 280-480 degrees sa ilalim ng mga pagpindot sa pamamagitan ng mga closed dies. Sa cold rolling, isinasagawa ang madalas na intermediate recrystallization annealings.

Kapag nagwe-welding ng magnesium alloys, maaaring mabawasan ang lakas ng seam ng produkto sa mga segment kung saan ginawa ang welding, dahil sa sensitivity ng naturang mga materyales sa sobrang init.

Mga larangan ng aplikasyon ng magnesium alloy

Iba't ibang semi-finished na produkto - ang mga ingot, slab, profile, sheet, forging, atbp. ay ginagawa sa pamamagitan ng casting, deformation at heat treatment ng mga alloy. Ang mga blangko na ito ay ginagamit para sa paggawa ng mga elemento at bahagi ng mga modernong teknikal na aparato, kung saan ang kahusayan sa timbang ng mga istruktura (pinababang timbang) ay gumaganap ng isang priority na papel habang pinapanatili ang kanilang mga katangian ng lakas. Kung ikukumpara sa aluminum, ang magnesium ay 1.5 beses na mas magaan, at 4.5 beses na mas magaan kaysa sa bakal.

Sa kasalukuyan, ang paggamit ng magnesium alloys ay malawakang ginagawa sa aerospace, automotive, militar at iba pang mga industriya, kung saan ang mataas na halaga nito (ang ilang mga grado ay naglalaman ng medyo mahal na mga elemento ng alloying) ay nabibigyang-katwiran mula sa isang pang-ekonomiyang punto ng view ng posibilidad na lumikha ng mas matibay, mas mabilis, malakas at ligtas na kagamitan na epektibong gumagana sa matinding mga kondisyon, kabilang ang kapag nalantad sa mataas na temperatura.

Dahil sa kanilang mataas na potensyal na elektrikal, ang mga haluang ito ay ang pinakamainam na materyal para sa paglikha ng mga protektor na nagbibigay ng electrochemical na proteksyon ng mga istrukturang bakal, tulad ng mga piyesa ng kotse, mga istruktura sa ilalim ng lupa, mga platform ng langis, mga sasakyang pandagat, atbp., mula sa mga proseso ng kaagnasan na nagaganap. sa ilalim ng impluwensya ng kahalumigmigan, sariwa at tubig dagat.

Ang mga haluang metal na may karagdagan ng magnesium ay ginamit din sa iba't ibang sistema ng radio engineering, kung saan ginagamit ang mga ito upang gumawa ng mga sound duct para sa mga ultrasonic na linya upang maantala ang mga signal ng kuryente.

Konklusyon

Ang modernong industriya ay naglalagay ng mas mataas na pangangailangan sa mga materyales sa mga tuntunin ng kanilang lakas, paglaban sa pagsusuot, paglaban sa kaagnasan at kakayahang gawin. Ang paggamit ng magnesium alloys ay isa sa mga pinaka-promising na lugar, samakatuwid, ang pananaliksik na nauugnay sa paghahanap ng mga bagong katangian ng magnesium at ang mga posibilidad ng paggamit nito ay hindi tumitigil.

Sa kasalukuyan, ang paggamit ng magnesium-based na mga haluang metal sa paglikha ng iba't ibang bahagi at istruktura ay ginagawang posible na bawasan ang kanilang timbang ng halos 30% at pataasin ang lakas ng tensile hanggang 300 MPa, ngunit, ayon sa mga siyentipiko, ito ay malayo sa limitasyon para sa natatanging metal na ito.