新型轻质金属镁铝合金的发展

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1、新型轻质金属镁(铝)合金的发展材料科学技术与工程学院s20120350刘少杰我所研究的方向为镁合金铸造及改性研究。镁金属这一新型轻质材料通过传统的加工工艺加入一些改性元素，来进一步改善其各方面应用性能。我中心近期所承担的项目为为机动车辆的油箱及发动机箱体的材料改性，所用具体材料就是镁铝合金。随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加。从90年代开始，汽车材料向轻量化、环保型方向发展的趋势日益明显，其中铝、镁合金是应用日渐广泛的材料之一。早在上世纪二十年代中期，德国就出现了镁合金压铸件。长期以来

2、，德国一直处于世界领先地位，而北美和日本汽车行业镁合金的开发与应用起步于二十世纪八九十年代。我国在上世纪八十年代末引进了汽车变速器壳体壳盖大型镁合金压铸技术，开始了中国大型汽车镁合金压铸件制造之路。吕合金是一种较轻的金属材料，在二十世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，铝工业界着手开发民用铝合金产品，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。一：镁合金的重要性能1.化学物理性能以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（约1

3、.8g/cm3），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、钕以及少量锆或镉等。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。在实用金属中镁是最轻的金属，比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。2.镁合金的特点其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。应用范围

4、:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。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。3.机械加工性能镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。二：镁合金应用目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。1.壳体类如离合器壳体、阀盖、仪表板

5、、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。2.支架类如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。根据有关研究，汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上；汽车自重每降低100kg,每百公里油耗可减少0.7L左右,每节约1L燃料可减少CO2排放2.5g，年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，

6、镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用。三：表镁合金的应用范围：四：各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1)五：汽车材料轻量化进程铝的密度为钢的1/3，用铝代替钢

7、可以减少重量50％左右。镁合金的强度比铝合金高、而与高强合金结构钢相近，密度只有铝的2/3。所以，用铝、镁合金制造汽车零部件，是使汽车减轻重量和节约能源的有效途径之一。国内专家认为，在未来几年，车用铝合金的需求将逐步增加，非承载元件的重量将因此减少2/3，承载元件重量将减少1/3～1/2。汽车轻量化的迫切需要使有色金属在汽车上的应用得以快速发展。据预测，2016～2025年，铁基合金与轻质的铝、镁合金相比，在汽车上的应用将明显处于下风。国内外研究方向美国汽车委员会(USCAR)与欧洲汽车研究委员会(EUCAR)研究认为，减轻车辆重量一个必不可少的手段是将铝、镁铸

8、件逐步替代钢铁零部件。我