关于镁合金的一些常用知识
- 发布人：何俊峰
- 发布时间：2012-07-02
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以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3左右），比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。
镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。
特点：
1．重量轻——下表更出了有关金属的比重（g/cm3）：在同等刚性条件下，一磅镁的坚固程度等同于1.8磅的铝和2.1磅的钢。同时，镁能制出与铝同样复杂的零件而重量则较后者轻三分之一。上述特性对于现代一些手提类产品是至关重要的。而对于车辆，这一特性将显著地减少其启动惯性，并节省燃料消耗。
2．吸震性能高——镁有极好的滞弹吸震性能（absorbenergyanelastically），可吸收振动和噪音，这对于用作设备机壳减小噪音传递，和提供防冲击与防凹陷损坏是重要的。
3．尺寸稳定性——这是镁的特点之一。当它从模具中取出时，产品只有很小的残余铸造应力，因此，它无需退火和去应力处理的必要。某些金属长期暴露在较高温度环境下，即是不加载荷也会产生尺寸结构的变化。而使用AM类镁铸造合金则不会出现这类现象。而在加载情况下，这种金属也能呈现很好的抗蠕变特性。例如，AM压铸件在超过120℃条件下承受100小时，只有0.1%至0.5%的总伸长。其它一些新发展的镁合金远可提供更大的抗蠕变强度。
4．自动化生产能力和高的模具寿命——由于熔融的镁不会与钢起反应，这使得它更易于实现在热室压铸机中进行自动生产操作，同时也延长了钢制模具的寿命。与铝的压铸相比，镁铸造模具寿命可比前者高出2-3倍，通常可维持20万次以上的压铸操作。
5．良好的铸造性能——在保持良好的结构条件下，镁允许铸件壁厚小至0.6mm。这是塑料制品在相同强度下，无法达到的壁厚。至于铝合金也要在1.2-1.5mm范围下，才可以和镁相比。另外，镁合金在长时间使用及温度升高不会产生组织变化，低温（-10度以下）时，亦无脆裂问题。镁合金目前一般可以压铸到0.8mm，并朝0.5mm迈进，力劲公司之镁合金冷室压铸可达0.6mm，热室压铸可达0.4mm。同等支撑强度的外壳，镁铝合金的制品，重量为工程塑料（ABS）的54%，抗拉强度则为2.4倍，可承受连续3次从1米高处落下的冲击，足够提供NB用LCD面板（panel）所需的刚性。
6．高的模铸生产率——与铝相比，镁有更低的单位体积热含量，这意味着它在模具内能更快凝固。一般说来，其生产率比铝压铸高出40-50%，最高时可达到压铸铝的两倍。
7．良好的切削性能——镁比铝和锌有更好的加工及切削特性，这促使镁成为最易切削加工的金属材料。下表列出了有关金属的切削能量消耗指数比较：
切削能量消耗指数
镁的良好切削性表现在：允许较高的切削速度；减少切削加工时间；比其它金属有高出几倍的刀具寿命（极少停机换刀并节省了操作时间与刀具成本）；有优良的表面光洁度，并一次切削获得；极少出现积屑瘤；有良好的断屑特性及温度传导性，可免除使用冷却液或润滑液。
8．可回收再用——镁合金材料取得不虞匮乏，自海水即可提炼，不会有原料不易取得之问题。另外，镁合金不良品可完全回收再提炼，并作为AZ91D、AM50或AM60的二次材料进行铸造。由于压铸件的需求不断增长，可回收再用的能力是非常重要的。这符合环保的要求，使得镁合金比许多塑料材料更具吸引力。
9．高散热性——镁合金有高散热性能，适合现今设计密集的电子产品。镁合金热传导性比一般结构用金属的好，可供热源快速的分散。笔记型计算机一旦过热便易系统不稳，目前的散热方式是在工程塑料外壳内，以热管导开热源、加装鳍状热片，或风扇做强制对流等，故热传导能力为塑料150倍以上的镁铝合金，是未来高级NB的最佳选择。
10．高电磁干扰屏障——镁合金有良好的阻隔电磁波功能，适合现今发出电磁干扰的电子产品。例如NB用工程塑料外壳不具电磁屏蔽功能（EMI），需加装如镍或铜的电磁波吸收物质，才能使外壳具防电磁波功能。加装吸收物质的工程塑料，在数百MHZ的CPU工作频率的吸收能力为55db，而镁铝合金的吸收程度可达全频率范围100db以上，可谓完全吸收，不需再有其它防范措施，因此可大幅降低成本。另外，镁合金也可对行动电话所发射的电磁波做有效的阻隔，将可降低电磁波对人脑的影响。
11．其它特性——除上述主要特性外，镁合金还具有长期使用条件下的良好抗疲劳，以及低的裂纹倾向，和无毒、无磁性等一些特点。
上述性能优势，使镁合金势不可当的成为现在及未来最有价值的新兴应用金属材料。
镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。
特点：
1．重量轻——下表更出了有关金属的比重（g/cm3）：在同等刚性条件下，一磅镁的坚固程度等同于1.8磅的铝和2.1磅的钢。同时，镁能制出与铝同样复杂的零件而重量则较后者轻三分之一。上述特性对于现代一些手提类产品是至关重要的。而对于车辆，这一特性将显著地减少其启动惯性，并节省燃料消耗。
2．吸震性能高——镁有极好的滞弹吸震性能（absorbenergyanelastically），可吸收振动和噪音，这对于用作设备机壳减小噪音传递，和提供防冲击与防凹陷损坏是重要的。
3．尺寸稳定性——这是镁的特点之一。当它从模具中取出时，产品只有很小的残余铸造应力，因此，它无需退火和去应力处理的必要。某些金属长期暴露在较高温度环境下，即是不加载荷也会产生尺寸结构的变化。而使用AM类镁铸造合金则不会出现这类现象。而在加载情况下，这种金属也能呈现很好的抗蠕变特性。例如，AM压铸件在超过120℃条件下承受100小时，只有0.1%至0.5%的总伸长。其它一些新发展的镁合金远可提供更大的抗蠕变强度。
4．自动化生产能力和高的模具寿命——由于熔融的镁不会与钢起反应，这使得它更易于实现在热室压铸机中进行自动生产操作，同时也延长了钢制模具的寿命。与铝的压铸相比，镁铸造模具寿命可比前者高出2-3倍，通常可维持20万次以上的压铸操作。
5．良好的铸造性能——在保持良好的结构条件下，镁允许铸件壁厚小至0.6mm。这是塑料制品在相同强度下，无法达到的壁厚。至于铝合金也要在1.2-1.5mm范围下，才可以和镁相比。另外，镁合金在长时间使用及温度升高不会产生组织变化，低温（-10度以下）时，亦无脆裂问题。镁合金目前一般可以压铸到0.8mm，并朝0.5mm迈进，力劲公司之镁合金冷室压铸可达0.6mm，热室压铸可达0.4mm。同等支撑强度的外壳，镁铝合金的制品，重量为工程塑料（ABS）的54%，抗拉强度则为2.4倍，可承受连续3次从1米高处落下的冲击，足够提供NB用LCD面板（panel）所需的刚性。
6．高的模铸生产率——与铝相比，镁有更低的单位体积热含量，这意味着它在模具内能更快凝固。一般说来，其生产率比铝压铸高出40-50%，最高时可达到压铸铝的两倍。
7．良好的切削性能——镁比铝和锌有更好的加工及切削特性，这促使镁成为最易切削加工的金属材料。下表列出了有关金属的切削能量消耗指数比较：
切削能量消耗指数
镁的良好切削性表现在：允许较高的切削速度；减少切削加工时间；比其它金属有高出几倍的刀具寿命（极少停机换刀并节省了操作时间与刀具成本）；有优良的表面光洁度，并一次切削获得；极少出现积屑瘤；有良好的断屑特性及温度传导性，可免除使用冷却液或润滑液。
8．可回收再用——镁合金材料取得不虞匮乏，自海水即可提炼，不会有原料不易取得之问题。另外，镁合金不良品可完全回收再提炼，并作为AZ91D、AM50或AM60的二次材料进行铸造。由于压铸件的需求不断增长，可回收再用的能力是非常重要的。这符合环保的要求，使得镁合金比许多塑料材料更具吸引力。
9．高散热性——镁合金有高散热性能，适合现今设计密集的电子产品。镁合金热传导性比一般结构用金属的好，可供热源快速的分散。笔记型计算机一旦过热便易系统不稳，目前的散热方式是在工程塑料外壳内，以热管导开热源、加装鳍状热片，或风扇做强制对流等，故热传导能力为塑料150倍以上的镁铝合金，是未来高级NB的最佳选择。
10．高电磁干扰屏障——镁合金有良好的阻隔电磁波功能，适合现今发出电磁干扰的电子产品。例如NB用工程塑料外壳不具电磁屏蔽功能（EMI），需加装如镍或铜的电磁波吸收物质，才能使外壳具防电磁波功能。加装吸收物质的工程塑料，在数百MHZ的CPU工作频率的吸收能力为55db，而镁铝合金的吸收程度可达全频率范围100db以上，可谓完全吸收，不需再有其它防范措施，因此可大幅降低成本。另外，镁合金也可对行动电话所发射的电磁波做有效的阻隔，将可降低电磁波对人脑的影响。
11．其它特性——除上述主要特性外，镁合金还具有长期使用条件下的良好抗疲劳，以及低的裂纹倾向，和无毒、无磁性等一些特点。
上述性能优势，使镁合金势不可当的成为现在及未来最有价值的新兴应用金属材料。
下一篇：简介几种镁合金压铸技术
