当镁用作结构材料时,根据应用,它会与铝和锌等添加元素形成合金。从用途上看,多采用Mg-Al-Zn系和Mg-Al-MnZr系。还有含有稀土元素以提高强度和耐热性的合金,以及通过添加Ca而变得更难点燃的阻燃镁合金。近年来,稀土元素合金、阻燃镁合金等均已标准化,标准化镁合金数量不断增加。
镁铝锌合金(AZ91、AZ31等)
AZ91系列含有9%Al和1%Zn,是具有代表性的镁合金,具有良好的力学性能和铸造性,是*常用的压铸合金。特别是,AZ91D合金是一种高纯度、耐腐蚀合金,用途广泛,包括汽车、移动电子设备外壳和体育用品。这种 AZ91D 合金也主要用于触变成型(注射成型)。
在 AZ 系统中,α 固溶体、β-Mg17Al12 化合物、Mg32(Al,Zn)49 化合物或两种化合物结晶为共晶,具体取决于 Al 和 Zn 的含量。由于固溶处理和时效,发生晶界反应析出。
含有 3% Al 和 1% Zn 的 AZ31 系列*常用于锻造材料(板材、管材、棒材、型材、锻件)。该合金系统通过固溶硬化和加工硬化强化,还具有优异的成形性和焊接性。*近,含6%Al的AZ61和主要用于铸造的AZ91的变形材料已经制造并标准化。
镁铝锰合金(AM50、AM60等)
Mg-Al系是α-Mg固溶体和β-Mg17Al12化合物的共晶系,*大固溶体为12.7质量%(437℃)。主要应用是AM50A和AM60B压铸材料,增加了韧性,常用于汽车零部件的方向盘。
镁锌锆系列(ZK61、ZK60等)
添加Zn可提高耐腐蚀性。在341℃时,Zn为8.4mass%固溶体,随温度降低而降低,到150℃时为1.4mass%。当Zn含量为4%左右时,拉伸强度达到*大,并且即使添加量进一步增加,拉伸强度也会降低。当 Zn 含量约为 2% 时,伸长率达到*大值。
Mg-Zn合金的强度增加是由于Zn的固溶硬化和MgZn中间相的沉淀硬化,但为了进一步改善力学性能,添加Zr细化晶粒,增加了中心α相的强度。形成丰富的核心结构。在含有Al和Mn的合金体系中没有看到Zr添加的晶粒细化作用。ZK61A是比强度*高的实用铸造用镁合金之一,该合金体系是一种高强度合金,在室温下具有优异的强度和韧性。
镁稀土元素合金(EZ33、ZE41、WE43、EV31等)
通过添加稀土元素(RE:混合稀土或镨),Mg12RE 在晶界处以网络形式结晶。虽然其室温强度不是很高,但在200-250℃时强度较高,是一种蠕变性能优良的耐热合金。此外,稀土元素的添加提高了铸造性和耐压性。
还有分别添加Y和Gd的合金,例如WE43和EV31。
■镁合金板的合金种类、化学成分和机械性能,符合JIS H 4201
*机械性能以板厚3mm为基准。
镁合金无缝管和中空型材,符合JIS H 4202/H4204(挤压材料)合金种类、化学成分、机械特性
*MTE:镁合金管(挤压)、MS:挤压形状
*机械特性是管壁厚为2~10mm时的值
合金棒/(挤压)及其化学成分和机械性能符合 JIS H 4203/H 4204 *MBE:
镁合金棒(挤压),MS:挤压形状
*机械性能为直径或厚度为 10 至 40mm时的值
■根据 JIS H 4205 的镁合金锻造产品的合金类型、化学成分和机械性能
*机械性能是壁厚为 75mm 以下时列出的
镁合金特性:
它是*轻的实用金属。镁的比重为 1.7,是所有实用金属中*轻的。典型金属的比重为铝2.7、钛4.5、锌7.1和铁7.9。
比强度和比刚度优于钢和铝
镁的比强度(强度/比重)和比刚性(刚性/密度)高于铝、铁和树脂材料。
它在实用金属中具有*高的振动吸收性能。
镁具有优异的减振性能。尽管根据合金成分的不同而有所不同,但镁的纯度越高,其性能就越高。
优异的机械加工性
镁的切削阻力低,因此可以高速切削。所需切削能力指数对于镁为1,对于铝为1.8,对于铁为6.3。
优异的抗凹痕性
当镁被物体撞击时,其凹痕比铝或铁更小。
即使温度或时间变化,尺寸变化也很小
即使在150℃下加热100小时,镁的尺寸变化也很小,为6×10-6,而在100℃以下几乎没有变化。
可回收再利用
镁是一种可回收材料,再生镁所需的能量仅为生产新锭所需时间的4%。