镁合金是一种能够满足各种行业需求、发展前景可观的轻质材料,与铝和钢相比,镁合金材料具有以下特点:

(1)镁合金作为一种轻质金属结构材料,其密度仅为1700kg/m3,是铝合金的2/3,钢的1/4,因此结构件的轻量化,采用镁合金较合适。

(2)镁合金的比强度和比刚度都高于铝合金和钢,在不降低零部件强度的前提下,镁合金零部件的质量比铝合金或钢的轻很多,而且镁合金的刚度随厚度的的增加呈立方比增加,用镁合金制造刚性好的整体构件十分有利。

(3)镁合金具有良好的抗冲击性,是塑料的20倍;拥有优良的尺寸稳定性与良好的能量吸震性(在20MPa应力水平下镁合金AZ91D的衰减系数为20%,而铝合金A380只有1%),是制造抗震零件的好材料,对于用作设备机壳减少噪音传递、提高防冲击与防凹陷损坏十分有利。

(4)镁合金的传热和热膨胀系数较大,弹性模量在常用金属中是*低的。

(5)镁合金具有良好的可回收性能,使镁合金比许多塑胶材料更具有吸引力。塑料类零件废弃时不利于环境保护,镁合金废料回收利用率高达85%以上。这种可再生利用的特性能够达到汽车节能、降低成本、可持续发展、减少排放、容易回收等目的。

(6)镁合金是常用金属中容易加工的材料,具有比铝合金及钢的切削阻力小、机械加工速度快、刀具使用寿命长等优点。

(7)镁合金还具有良好的焊接性能,焊接接头的强度约为其自身强度的95%,可以制造复杂结构零件。

镁合金的应用

镁合金由于具有优异的性能而成为备受关注的新型材料。

迄今为止,镁合金在汽车行业、电子设备、航空航天、自行车及日常生活等方面都得到了广泛的应用,具体如下:

(1)镁合金产品广泛应用于汽车始于20世纪90年代,目前,汽车工业中镁合金用量较大的国家和地区主要有北美、日本、韩国和欧洲,其用量在1991年仅为24000t,到1997年增至64000t,年增长率达20%,预计2006年这些国家和地区的汽车工业对镁合金的需求量将达20万吨。东风汽车公司早在“七五”、“八五”期间就开展了镁合金研究工作,“九五”期间与北京有色金属研究总院合作,完成了国家科技攻关项目为“镁合金在汽车上的应用研究”。德国大众汽车公司1980年全年的“甲壳虫”汽车用了大量镁合金,达到批量生产汽车中镁合金用量的*高纪录。镁合金消费量*大的福特汽车公司仍在继续增加用镁量来减轻汽车重量,在2001年使用了2.0万吨。发展镁合金的主要动力是汽车工业的发展需求,目前已经开发出60多种镁合金零件,对推动镁合金的进一步应用具有重要的意义。

(2)镁合金在电子领域的应用具有很大的潜力,数字化技术的发展带动各类数字化电子产品的不断涌现。电子元器件越来越趋于高度集成化和小型化,便携式电脑、数码摄录像机、数码照相机、手机等材料也日益更新,而镁合金正是这些电子产品的*佳外壳选择。日本和中国台湾在这一领域保持着**地位,除生产笔记本电脑、MD随身听和数码相机三大用镁合金*多的产品外,还开发出投影机、CD播放机、电视机外壳、掌上电脑和音响等。随着消费者对时尚的要求越来越高,在电子产品的外壳材料上镁合金有逐渐取代ABS、PC等材料的趋势。

(3)镁及镁合金从20世纪50年代起在航空工业中就已经被广泛使用。在B236轰炸机上,共使用8600kg的镁,其中1/2是用作结构材料。在GAR21型Falcon(空对空导弹)中的弹体是由0.040英寸(0.1016cm)的AZ32B2H24合金和AZ91B制成的。前苏联用火箭送上月球的**架月球车就是采用镁合金制造的。目前,将已经研究出的高温镁合金WE43、WE54应用在新型航空发动机齿轮箱和直升机的变速系统中,能在振动、沙尘、腐蚀、高温等比较恶劣的环境中使用。可见镁合金在航空航天工业中具有广阔的应用前景。此外,镁合金还应用在自行车、建筑装饰等行业中,逐渐成为新的市场热点。