镁锂合金(Mg-Li)超轻镁锂合金镁锂超轻合金变形镁锂超轻合金应用x

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1、郑州轻金属研究院轻金属材料研究所镁锂合金介绍镁锂合金介绍-11、镁锂合金概述1.1镁锂合金发展历程1.2镁锂合金特点1.3镁锂合金应用2、镁锂合金制备方法2.1真空熔炼制备镁锂合金2.2熔盐电解制备镁锂合金2.3镁锂合金的毒性及生产技术要求3、合金元素对镁锂合金的影响3.1铝元素的影响3.2锌元素的影响3.3硅元素的影响3.4铜元素的影响3.5锆元素的影响3.6稀土元素的影响4、LA141镁锂合金组织和性能4.1LA141合金力学性能4.2LA141合金的连接性能4.3LA141合金的加工成型性能1.1镁锂合金发展历程20世纪初德国科学家在研究锂、钠、钾与

2、镁的相互作用时，意外发现了镁和锂之间可以发生有。趣的结构转变，为以后的镁锂合金研究提够了可靠依据。20世纪40年代美国开发出M113型装甲运兵车用镁锂合金，研制出LA141合金并纳入航空材料标准AMS4386。20世纪60-80年代苏联科学院开发出MA21，MA18镁锂合金，并成功应用于航天飞机和宇宙飞船上。1.2镁锂合金特点Mg-Li超轻：密度1.3-1.65g/cm3,高的比强度比刚度。焊接性能优良：只需本体材料即可达到预期焊接性能。抗腐蚀性能：表面氧化膜比一般镁合金氧化镁致密。加工变形性能好：常温下即可轧制成薄板，并可进行超塑性成形。1.3镁锂合金应

3、用由于镁锂合金比铝轻一倍，比标准镁合金轻1/4-1/3，在航空航天领域应用镁锂合金可以将质量降低20%-30%（如表1所示），能够大幅度降低飞行成本，航天器飞行能力也大幅度提高。零件名称AZ31BLA141减少质量比例/%雷达反射罩58644725电子仪器保护盖9.57.323电话外壳712.8521.427表1AZ31B与LA141组成合金零件质量（单位：g）由于镁锂合金特殊的物理性能以及其作为超轻材料的性质，可以开拓出更多的应用领域，如笔记本电脑外壳、手机外壳以及扬声器振膜、仪器仪表壳体等。图1是郑州轻金属研究院轻金属材料研究所开发出的镁锂合金材质的笔

4、记本外壳和手机外壳。1.3镁锂合金应用图1镁锂合金笔记本外壳和手机外壳2、镁锂合金制备方法2.1真空熔炼制备镁锂合金2.1.1真空感应熔炼制备镁锂合金真空脱气作用：真空熔炼活泼金属，达到充分去除H2、N2、O2的目的。。金属的脱气，可提高金属的塑性和强度，真空度愈高，温度愈高，脱气时间愈长，有利于金属的脱气。真空熔炼优点防止氧化作用：在真空中加热不仅使金属本身不氧化，而且使原来已氧化的金属进行还原分解脱脂作用：附着在原料上的油脂（碳、氢、氧化物等），在真空中加热时被挥发或分解，随即被真空泵抽走。真空感应熔炼工艺：熔炼炉预先抽真空，充入氩气使其在惰性气氛中制

5、备铸锭，熔炼设备为带阀门控制的密封感应炉，有密封的结晶器或是氩气保护装置组成。为了防止燃烧，不能使用二氧化硫灭火，因为金属锂能够与二氧化硫发生反应生成硫和氧气，使燃烧更剧烈。熔盐电解过程中应用最为广泛的熔盐是熔融氯化物，其价格便宜，腐蚀性适中，熔点比氯化物低。金属锂的电解过程中，较常用的熔盐体系是LiCl+KCl低共熔体系，其最低共熔点组成（摩尔分数）为59%LiCl和41%KCl，熔点为352℃。工作电位范围为±3.62V，负端有Li阴极沉积的电位决定，正端由Cl2阳极析出的电位决定。熔盐电解过程注意事项：1、原料的干燥：保证电解使用盐类不能含有水分。2

6、、电解槽设计：镁锂合金在电解温度以上时很容易氧化甚至自燃，所以阴极室要有氩气保护。3、氯气吸收系统：实验室一般用工业烧碱配制成4mol/L的吸收液吸收。2.1真空熔炼制备镁锂合金2.1.2熔盐电解制备镁锂合金人体大量吸收氧化镁烟雾或引起呼吸困难，麻痹神经末梢，可能引起呕吐。纯净干燥的镁粉燃烧温度为420-440℃，湿的镁粉在360℃燃烧，干燥的镁和镁合金屑在400-450℃燃烧，在小的、封闭的和导热不良的空间镁粉和镁屑遇到湿气的情况下可以自燃。锂与镁一样，在固态是不挥发，在640℃空气中锂可以自燃，液态锂被氮化形成含氮的锂化物，这类化合物在200℃左右可以

7、发生自燃，锂和水接触时会发生自燃，在潮湿空气中操作金属锂属于危险-爆炸等级，锂在燃烧时产生氮化物浓烟，形成锂及其化合物的凝聚现象，这种烟雾对呼吸器官危害很大。锂具有强烈的碱性性质，空气中大量的锂化合物会对呼吸道产生危害，锂能损坏食道、中枢神经和呼吸器官。锂的燃烧具有强烈的破坏作用，引起眼睛和呼吸道粘膜疾病，甚至中毒。为了防止呼吸器官受到锂及其化合物颗粒的危害，必须佩戴防毒面具。2.3镁锂合金的毒性及生产技术要求在工业生产条件下，镁锂合金铸件及其加工件的自燃温度为330-350℃，和镁合金的区别是镁锂合金在固态时能够燃烧，这些主要和锂的自燃及其氧化产物有关。

8、因此镁锂合金的燃烧温度极限以及加工温度不能高于320℃。但是镁锂合