镁合金及其应用ppt课件.ppt

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1、张弛chizhangmail.tsinghua.edu电话：62797603镁合金及其应用镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesiaalba）”，“alba”的意思是“白色的”，即“白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。引言：镁的发现和命名目录1镁资源及原镁生产2镁合金的成分、组织和性能3镁合金强化处理4镁合金铸造5镁合金的塑性成形6镁合金的连接7镁合金的腐蚀及表面防护处理8废镁的回收及镁合金的

2、安全生产9镁合金的应用1镁资源及原镁生产1.1概述自19世纪末，由于人类文明的快速进步，金属材料的消耗与日俱增，某些金属矿产逐渐枯竭。而镁是地球上储量最丰富的元素之一，广泛存在于白云石、盐湖和海洋之中，可谓取之不尽，用之不竭。1.2镁资源镁在地壳中的储量极其丰富，储量为2.77%，在地壳表层储量居第6位。最主要的镁资源是海水。图1-1表1-1■世界菱镁矿储量和分布菱镁矿（MgCO3）是最具工业价值的镁矿石之一。表1-2■中国的镁资源我国是世界上镁资源最丰富的国家，储量居世界首位，已探明的菱镁矿石保有储量30.09亿吨，约占世界探明储量的1/4。表1-3白云石（MgCO3·CaCO3）也是具工

3、业价值的镁矿石之一，其资源遍及全国各省市，已探明储量在40亿吨以上。表1-41.3镁的性质■元素特征元素符号：Mg原子序数：12自由原子中各轨道电子状态：1s22s22p63s2相对原子质量：24.3050原子体积：14.0cm3/mol■品质特征密度：1.738g/cm3(20℃),1.65g/cm3(650℃),1.58g/cm3(液态)凝固体积变化：体积收缩为4.2%冷却体积变化：从650℃冷却到20℃体积收缩约为5%■晶体结构在大气压下，纯镁的晶体结构是密排六方。图1-2金属镁具有接近完美的密排结构，室温下所测c/a=1.6236与理想密排六方结构的理论预测值c/a=1.633非常接

4、近。纯镁的晶格常数随温度变化表1-5图1-3■热·性能熔点：标准大气压下，650℃±1℃。沸点：标准大气压下，1090℃。热膨胀：纯镁在较低温度下的热膨胀系数见下表表1-7热导率：在低、中温区，热导率在149～5700W/(m·k)之间。燃点：在空气中加热，金属镁在632～635℃开始燃烧。■力学性能拉伸性能和硬度：弹性模量(E)：金属镁在20℃下的弹性模量与纯度有关。纯度99.98%99.80%静态弹性模量40GPa43GPa动态弹性模量44GPa45GPa泊松比：0.35蠕变断裂值：蠕变行为及温度对蠕变行为的影响见下图。图1-101.4原镁生产方法镁冶金的发展过程大体经历了金属还原镁的化

5、合物，熔盐电解和热还原三个阶段。镁冶金的现代方法主要分为两种：一是电解法；二是硅热法。电解法炼镁可分为电解熔融氯化镁和电解溶于熔盐中的氧化镁。电解法又依氯化镁的制得方法不同分为四种：道乌法（DOW）、阿码克斯法（Amax）、诺斯克法（NorskHydro）和氧化镁氯化法。硅热还原法分为皮江法（Pidgeon）、波皮扎诺法（Bolzano）和玛格尼特法（Magnetherm）三种。■各种炼镁方法的比较表1-142镁合金的成分、组织和性能2.1概述工业用镁的纯度可达99.9%，但是纯镁不能用做结构材料。在纯镁中加入Al、Zn、Li、Mn、Zr和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材

6、料广泛应用。镁的发展经历了三个高峰期，第一个在20世纪20年代至30年代晚期，第二个在20世纪50年代，第三个从20世纪90年代至今。2.2镁合金成分对性能的影响■镁合金化的特点①晶体结构因素：根据Hume-RotheryRules，镉（Cd）在高温（＞253℃）下，能与镁形成无限固溶体。②原子尺寸因素：溶质和溶剂原子大小的相对差值在15%以内才能形成无限固溶体。图2-1③电负性：Darken-Gurry理论认为，电负性差值大于0.4的元素不易形成固溶体。镁形成Laves（AB2）型结构化合物，其稳定性可用熔点来表示。如下图所示，Mg-Al合金耐高温性能较差，而Mg-Si耐高温性能较好。表2

7、-1④原子价因素：溶质和溶剂的原子价相差越大，则溶解度越小。与低价元素相比，较高价元素在镁中溶解度较大。■镁合金成分和牌号采用美国实验材料协会（ASTM）的标记发法。镁合金的牌号由三部分组成：头两个字母为主要合金元素代号（见下图），中间两个数字表示主要合金元素的名义质量分数，最后一个后缀字母（A、B、C、D、E等）是指成分和特定范围纯度的变化。例如：AZ91E。表2-2■镁合金的分类及热处理镁合金的分类方式有