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        鎂合金材料的應(yīng)用及研發(fā)現(xiàn)狀分析

        2012-06-06 09:46:22
        科技傳播 2012年10期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用現(xiàn)狀

        摘要 近年來(lái)建筑材料領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)新技術(shù)、新工藝,鎂合金作為其中的一種,有著廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。本文對(duì)鎂合金材料的特性及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹,進(jìn)而闡述了其工藝特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上就鎂合金材料的研發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行了探討與分析。

        關(guān)鍵詞 鎂合金;應(yīng)用現(xiàn)狀;新材料

        中圖分類(lèi)號(hào)TG1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2012)67-0062-02

        隨著科技水平的不斷提高,在建筑行業(yè)各種新技術(shù)、新材料得以應(yīng)用。在金屬材料方面,鎂合金材料得到了廣泛的應(yīng)用,從近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,將是未來(lái)金屬材料發(fā)展的優(yōu)先選擇。隨著工藝水平和加工技術(shù)的不斷成熟與完善,鎂合金材料鑄造方式也呈現(xiàn)出多樣性特點(diǎn)。不過(guò)總體來(lái)說(shuō)還存在很大的提高空間。

        1 鎂合金材料的特性及應(yīng)用

        從當(dāng)前鎂合金材料的應(yīng)用情況來(lái)看,因具有密度小,比強(qiáng)度、比剛度高,機(jī)加工性能優(yōu)良,減振性優(yōu)異等一系列優(yōu)點(diǎn),使其應(yīng)用范圍十分廣泛。與鋁合金一樣鎂合金也可以再融解精煉,因此具有高度的可回收性。在當(dāng)前倡導(dǎo)節(jié)能與環(huán)保的時(shí)代背景下,鎂合金受到工業(yè)界的重視與青睞。從鎂合金的成分結(jié)構(gòu)來(lái)看,由于其結(jié)晶構(gòu)造屬于最密六方格子(HCP),具有異方向性,因此在對(duì)鎂合金材料進(jìn)行加工生產(chǎn)中,對(duì)加工溫度、加工速度、加工量的控制都要求十分嚴(yán)格。這樣有利于在對(duì)鎂合金材料進(jìn)行成形加工時(shí),最大限度地避免其機(jī)械性質(zhì)易受金屬流動(dòng)的影響。

        鎂合金制件在當(dāng)前各工業(yè)領(lǐng)域、建筑行業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,主要是由于其成品是現(xiàn)有最輕的實(shí)用金屬之一,而且還體現(xiàn)出以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì):比強(qiáng)度優(yōu)越,切削性良好(切削加工容易),振動(dòng)吸收特性優(yōu)越,電磁波遮蔽性良好等;當(dāng)然,在熱傳導(dǎo)能力、防輻射和抗干擾方面鎂合金也體現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。基于這些優(yōu)勢(shì),鎂合金材料在重型機(jī)械零件制造中已經(jīng)成熟地得以應(yīng)用。而在家庭電子產(chǎn)品如筆記本外殼、PDA外殼、移動(dòng)電話外殼、等這些電子產(chǎn)品中的應(yīng)用正在開(kāi)發(fā)與探索中。

        2 鎂合金材料的工藝特點(diǎn)和研發(fā)現(xiàn)狀

        2.1 工藝特點(diǎn)

        在上述分析中,我們對(duì)鎂及鎂合金材料的特點(diǎn)進(jìn)行了探討。從中總結(jié)了應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),主要是與其產(chǎn)品的優(yōu)越性有關(guān),而這種優(yōu)勢(shì)也有賴于其工藝流程。具體來(lái)說(shuō),鎂合金材料加工工藝特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面:1)成品密度低,所以有利于增大運(yùn)輸機(jī)械的載重量和速度,并在一定程度上實(shí)現(xiàn)了降低能源消耗和減少污染排放的目的;2)由于鎂與鐵的反應(yīng)性低,所以在進(jìn)行壓鑄時(shí)壓鑄模損少,有效地使得使用壽命延長(zhǎng);3)彈性模量較低,當(dāng)受外力作用時(shí),可以避免過(guò)高的應(yīng)力集中,而促使其分布更為均勻;4)優(yōu)良的切削加工性能,相對(duì)其他金屬而言,鎂合金材料的切削速度更快,而且材料的穩(wěn)定性較好,使得鑄件的鑄造和加工尺寸精度高;5)具有良好的可塑性,利用鎂合金材料的這一特點(diǎn),現(xiàn)實(shí)中往往可以通過(guò)壓力加工的方法獲得各種規(guī)格的棒材、管材、型材和粉材等;6)有較高的振動(dòng)阻尼容量,即高的減振性和低慣性;7)較好的抗鹽霧腐蝕性能;8)具有較好的焊接性能和抗疲勞性能也較好;9)從加工工藝來(lái)說(shuō),由于鎂易氧化燃燒,因此要求我們?cè)诩庸ぼ?chē)間和制粉車(chē)間需要做好安全管理措施。

        2.2 研發(fā)現(xiàn)狀

        1)鎂合金熔煉技術(shù)。鎂合金材料的研發(fā),首先是著眼于其熔煉技術(shù)的發(fā)展。從鎂的化學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)來(lái)看,化學(xué)成分活波,易氧化和燃燒。針對(duì)這一特性,當(dāng)前對(duì)鎂合金材料的熔煉技術(shù)的研發(fā)常采用合金液阻燃技術(shù)和變質(zhì)處理技術(shù)兩種方式。具體來(lái)說(shuō),合金液阻燃技術(shù)主要是采用熔劑保護(hù)法、氣體保護(hù)法和合金法三種方法。而變質(zhì)處理技術(shù)可以改善鎂合金組織形態(tài),不過(guò)其缺點(diǎn)在于影響了合金晶粒大小和力學(xué)性能以及對(duì)鎂液中的氧化夾雜也來(lái)帶了負(fù)面作用。從當(dāng)前應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看,不含Al的Mg合金,常采用Zr變質(zhì)有較好晶粒細(xì)化效果;對(duì)Mg-Al合金則常采用碳素材料進(jìn)行變質(zhì)處理;

        2)鎂合金鑄造成型技術(shù)。從生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō),在鎂合金材料生產(chǎn)工藝中應(yīng)用較為廣泛的是鑄造工藝和變形工藝兩種。前者主要有壓力鑄造、砂型鑄造、低壓鑄造、精密鑄造、擠壓鑄造和半固態(tài)壓力鑄造等;后者主要為鍛造和沖壓目前使用的鎂合金材料有70%以上為鑄造鎂合金,其中鑄造鎂合金90%以上為壓鑄鎂合金。在上述諸多鑄造方法中目前僅壓力鑄造和高壓鑄造方法在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。

        2.3 當(dāng)前鎂合金研究的不足及未來(lái)展望

        2.3.1 存在的不足

        1)室溫強(qiáng)度低。從當(dāng)前技術(shù)水平來(lái)看,普通鑄造鎂合金的室溫抗拉強(qiáng)度不足300MPa,即時(shí)變形鎂合金的強(qiáng)度也不到400MPa,因此難以滿足應(yīng)用中主承力件的需求;

        2)耐蝕性較差。在當(dāng)前應(yīng)用中,還沒(méi)有十分有效的技術(shù)措施來(lái)解決鎂合金易腐蝕的問(wèn)題;

        3)變形能力不足。一方面塑性強(qiáng)是鎂合金材料的優(yōu)勢(shì),另一方面當(dāng)前的技術(shù)水平下鎂合金塑性卻不理想,難以塑性成型;

        4)蠕變抗力小。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、缸體等結(jié)構(gòu)件應(yīng)用中需要300℃甚至更高工作溫度,而現(xiàn)有鎂合金的最高使用溫度僅250℃左右,表現(xiàn)出其缺點(diǎn)與技術(shù)研發(fā)方面的不足。

        2.3.2 未來(lái)展望

        在上述分析中,對(duì)鎂合金材料的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了闡述與分析。我們可以清楚地看到鎂合金由于其耐腐蝕性、變形能力、蠕變性能和高溫性能較差,因而阻礙了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。當(dāng)然,近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展,耐腐蝕性已通過(guò)高純化和表面技術(shù)得到較圓滿的解決。那么在今后鎂合金材料的研發(fā)工作中,著重解決以下幾個(gè)問(wèn)題:1)開(kāi)發(fā)高強(qiáng)耐熱鎂合金,提高其耐熱性和蠕變抗力;2)研發(fā)關(guān)于鎂合金熔煉及保護(hù)的新技術(shù)和新方法;3)研發(fā)關(guān)于鎂合金壓鑄的新工藝,制造高品質(zhì)的壓鑄件;4)開(kāi)發(fā)鎂合金零件的表面處理技術(shù)及鎂合金廢料的二次利用技術(shù)。

        3 結(jié)論

        綜上所述,本文對(duì)鎂合金材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及特點(diǎn)進(jìn)行了闡述與分析,作為一種材料加工技術(shù)的提高,對(duì)于鎂合金材料的研發(fā)和應(yīng)用,從當(dāng)前的技術(shù)水平和應(yīng)用水平來(lái)看,還存在著巨大的可提升空間。因此,在當(dāng)前應(yīng)用中既體現(xiàn)出眾多優(yōu)越性,同時(shí)也存在著一些需要突破的技術(shù)問(wèn)題。這些都有待我們廣大技術(shù)人員和科研人員進(jìn)一步研究和探索,從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和提高應(yīng)用水平。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]劉正,王越.鎂基輕質(zhì)材料的研究與應(yīng)用[J].材料研究學(xué)報(bào),2008,14(5).

        [3]耿浩然,趙鵬.鎂合金的應(yīng)用與發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].鑄造技術(shù),2011(4).

        [4]郭永恒,姚素娟. Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金高溫塑性變形行為研究[J].材料導(dǎo)報(bào),2011(S2).

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