Магниевые сплавы: применение, классификация и свойства

Характеристики магния

Промышленное производство и использование магния началось сравнительно недавно – всего около 100 лет назад. Этот металл имеет малую массу, так как обладает сравнительно низкой плотностью (1,74 г/смᶟ), хорошую устойчивость в воздухе, щелочах, газовых средах с содержанием фтора и в минеральных маслах.

Температура его плавления составляет 650 градусов. Он характеризуется высокой химической активностью вплоть до самопроизвольного возгорания на воздухе. Предел прочности чистого магния составляет 190 Мпа, модуль упругости – 4 500 Мпа, относительное удлинение – 18%. Металл отличается высокой демпфирующей способностью (эффективно поглощает упругие колебания), что обеспечивает ему отличную переносимость ударных нагрузок и снижение чувствительности к резонансным явлениям.

К числу прочих особенностей данного элемента относятся хорошая теплопроводность, низкая способность поглощать тепловые нейтроны и взаимодействовать с ядерным топливом. Благодаря совокупности этих свойств магний является идеальным материалом для создания герметичных оболочек высокотемпературных элементов ядерных реакторов.

Магний хорошо сплавляется с разными металлами и относится к числу сильных восстановителей, без которых невозможен процесс металлотермии.

В чистом виде он в основном применяется как легирующая добавка в сплавах с алюминием, титаном и некоторыми другими химическими элементами. В черной металлургии с помощью магния проводится глубокая десульфурация стали и чугуна, а также улучшаются свойства последнего посредством сфероидизации графита.

Читайте также

Медь и сплавы

Медь и сплавы Довольно часто домашние слесари отдают предпочтение меди (удельный вес 9,0 г/см2), поскольку ее мягкость и пластичность позволяют добиваться точности и высокого качества при изготовлении всевозможных деталей и изделий.Чистая (красная) медь – прекрасный

ЛЕКЦИЯ № 5. Сплавы

ЛЕКЦИЯ № 5. Сплавы 1. Строение металлов Металлы и их сплавы – основной материал в машиностроении. Они обладают многими ценными свойствами, обусловленными в основном их внутренним строением. Мягкий и пластичный металл или сплав можно сделать твердым, хрупким, и наоборот.

Медные сплавы

2. Медные сплавы Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. В настоящее

Алюминиевые сплавы

3. Алюминиевые сплавы Название «алюминий» происходит от латинского слова alumen – так за 500 лет до н. э. называли алюминиевые квасцы, которые использовались для протравливания при крашении тканей и дубления кож.По распространенности в природе алюминий занимает третье

Титановые сплавы

4. Титановые сплавы Титан – металл серебристо—белого цвета. Это один из наиболее распространенных в природе элементов. Среди других элементов по распространенности в земной коре (0,61 %) он занимает десятое место. Титан легок (плотность его 4,5 г/см 3), тугоплавок

Цинковые сплавы

5. Цинковые сплавы Сплав цинка с медью – латунь – был известен еще древним грекам и египтянам. Но выплавка цинка в промышленных масштабах началась лишь в XVII в.Цинк – металл светло—серо—голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре и при 200 °C, при нагревании до

Сплавы золота

Сплавы золота Для изготовления ювелирных и других изделий далеко не всегда используют чистые металлы. Происходит это из-за высокой стоимости драгоценных металлов, недостаточной твердостью их и износоустойчивости, поэтому на практике чаще всего употребляют сплавы,

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы С целью удешевления художественных изделий при производстве недорогих украшений широко используются томпак, латунь, мельхиор, нейзильбер; при изготовлении художественных изделий – бронзы.Сплавы меди с цинком,

Сплавы на основе алюминия

8. Сплавы на основе алюминия Алюминиевые сплавы классифицируют по технологии изготовления (деформируемые и литейные), способности к термической обработке (упрочняемые и неупрочнямые) и свойствам (рис. 8.1). Рис. 8.1. Диаграмма состояния алюминий – легирующий элемент

Серебро и его сплавы

10. Серебро и его сплавы Серебро – химический элемент, металл. Атомный номер 47, атомный вес 107,8. Плотность 10,5 г/см3. Кристаллическая решетка – гранецентрированная кубическая (ГЦК). Температура плавления 963 °C, кипения 2865 °C. Твердость по Бринеллю 16,7.Серебро – металл белого

10.4. Сплавы серебра для припоев

10.4. Сплавы серебра для припоев Припой – весьма важный вспомогательный материал в ювелирном деле.Для соединения различных элементов ювелирных изделий между собой, при работе в технике скань и зернь применяют серебряные припои – сплавы на основе серебра. Основное

Золото и его сплавы

11. Золото и его сплавы Золото – химический элемент, металл. Атомный номер 79, атомный вес 196,97, плотность 19,32 г/см3. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрировапная (ГЦК). Температура плавления 1063 °C, кипения 2970 °C. Твердость по Бринеллю – 18,5.Золото – металл желтого

11.1. Двухкомпонентные сплавы золота

11.1. Двухкомпонентные сплавы золота В ювелирной промышленности иногда применяют двухкомпонентные сплавы: золото – медь и золото – серебро. Рис. 11.1. Диаграмма состояния Сu – Аu.Золото и медь обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в

11.2. Многокомпонентные сплавы золота

11.2. Многокомпонентные сплавы золота В ювелирной промышленности для изготовления золотых изделий используют в большинстве случаев сплавы системы золото – серебро – медь, которые могут содержать добавки других металлов: никеля, палладия, цинка, платины. Химический

11.6. Золотые сплавы для припоев

11.6. Золотые сплавы для припоев При изготовлении ювелирных и художественных изделий из сплавов золота используется пайка. Состав и интервал температур плавки ювелирных припоев для пайки сплавов золота приведен в табл. 11.9. Маркировка золотых припоев осуществляется так

Магний и легирующие добавки

К числу наиболее распространенных легирующих добавок, применяемых в сплавах на основе магния, относятся такие элементы, как алюминий, марганец и цинк. Посредством алюминия улучшается структура, повышается жидкотекучесть и прочность материала. Введение цинка также позволяет получать более прочные сплавы с уменьшенным размером зерен. С помощью марганца или циркония увеличивается коррозионная стойкость магниевых сплавов.

Добавление цинка и циркония обеспечивает повышенную прочность и пластичность металлосмесей. А наличие определенных редкоземельных элементов, например, неодима, церия, иттрия и пр., способствует значительному увеличению жаропрочности и максимизации механических свойств магниевых сплавов.

Для создания сверхлегких материалов с плотностью от 1,3 до 1,6 г/мᶟ в сплавы вводится литий. Данная добавка позволяет уменьшить их массу вдвое по сравнению с алюминиевыми металлосмесями. При этом их показатели пластичности, текучести, упругости и технологичности выходят на более высокий уровень.

Содержание

• 1 Обозначение 1.1 Литые сплавы
• 1.2 Деформируемые сплавы
• 1.3 Названные сплавы 1.3.1 Алюминиевые сплавы с магнием

Литейные сплавы

К этой группе относятся сплавы с добавлением магния, предназначенные для производства разнообразных деталей и элементов методом фасонного литья. Они обладают разными механическими свойствами, в зависимости от которых делятся на три класса:

• среднепрочные;
• высокопрочные;
• жаропрочные.

По химическому составу сплавы также подразделяются на три группы:

• алюминий + магний + цинк;
• магний + цинк + цирконий;
• магний + редкоземельные элементы + цирконий.

Литейные свойства сплавов

Наилучшими литейными свойствами среди продуктов этих трех групп обладают алюминий-магниевые сплавы. Они относятся к классу высокопрочных материалов (до 220 МПа), поэтому являются оптимальным вариантом для изготовления деталей двигателей самолетов, автомобилей и другой техники, работающей в условиях механических и температурных нагрузок.

Для повышения прочностных характеристик алюминиево-магниевые сплавы легируют и другими элементами. А вот присутствие примесей железа и меди нежелательно, так как эти элементы оказывают отрицательное влияние на свариваемость и коррозионную стойкость сплавов.

Литейные магниевые сплавы приготавливаются в различных типах плавильных печей: в отражательных, в тигельных с газовым, нефтяным либо электрическим нагревом или в тигельных индукционных установках.

Для предотвращения горения в процессе плавки и при литье используются специальные флюсы и присадки. Отливки получают путем литья в песчаные, гипсовые и оболочковые формы, под давлением и с использованием выплавляемых моделей.

Изготовление [ править ]

Горячая и холодная обработка [ править ]

Магниевые сплавы быстро затвердевают при любом типе холодной обработки и поэтому не могут подвергаться интенсивной холодной деформации без повторного отжига . Резкое изгибание, вращение или волочение необходимо выполнять при температуре от 260 до 316 ° C (от 500 до 600 ° F), хотя плавное изгибание вокруг больших радиусов можно выполнять в холодном состоянии. Медленное формование дает лучшие результаты, чем быстрое формование. Пресс — прессовый предпочтителен молотковая ковка, потому что пресса позволяет больше времени для потока металла. Диапазон пластиковой ковки составляет от 500 до 800 ° F (от 260 до 427 ° C). Металл, обработанный за пределами этого диапазона, легко ломается.

Кастинг [ править ]

Магниевые сплавы, особенно дисперсионно-твердые, используются в литье.. Используются методы литья из песка, постоянной формы и литья под давлением, но литье по парижскому гипсу еще не усовершенствовано. Литье в песчаные формы требует специальной техники, потому что магний реагирует с влагой в песке, образуя оксид магния и выделяя водород. Оксид образует на поверхности отливки почерневшие участки, называемые ожогами, а выделившийся водород может вызвать пористость. Ингибиторы, такие как сера, борная кислота, этиленгликоль или фторид аммония, смешиваются с влажным песком, чтобы предотвратить реакцию. Для всех форм с гравитационной подачей требуется очень высокий столб расплавленного металла, чтобы давление было достаточно большим, чтобы вытеснить пузырьки газа из отливки и заставить металл захватить деталь формы. Толщина стены отливки должна быть не менее 5/32 дюйма в большинстве условий.На всех входящих углах должны быть предусмотрены очень большие галтели, поскольку концентрация напряжений в магниевых отливках особенно опасна. Отливки в постоянные формы изготавливаются из тех же сплавов и имеют примерно те же физические свойства, что и отливки в песчаные формы. Поскольку усадка при затвердевании магния примерно такая же, как у алюминия, алюминиевые формы часто могут быть адаптированы для изготовления отливок из магниевого сплава (хотя может потребоваться изменить затвор). Отливки в холодной камере под давлением используются для серийного производства мелких деталей. Быстрое затвердевание, вызванное контактом жидкого металла с холодной матрицей, дает отливку плотной структуры с превосходными физическими свойствами. Чистовая обработка и точность размеров очень хорошие, и обработка необходима только там, где требуется максимальная точность.Обычно эти отливки не подвергаются термической обработке.

Сварка, пайка и клепка [ править ]

Многие стандартные магниевые сплавы легко свариваются с помощью оборудования для газовой или контактной сварки, но не могут быть разрезаны кислородной горелкой. Магниевые сплавы не свариваются с другими металлами, потому что могут образовываться хрупкие интерметаллические соединения или потому что комбинация металлов может способствовать коррозии. Если две или более детали свариваются, их состав должен быть одинаковым. Пайка магниевых сплавов возможна только для заделки дефектов поверхности деталей. Припои даже более агрессивны, чем алюминий, и детали никогда не должны выдерживать нагрузки. ЗаклепанныйВ соединениях конструкций из магниевого сплава обычно используются заклепки из алюминия или алюминиево-магниевого сплава. Заклепки из магния используются нечасто, потому что их нужно забивать в горячем состоянии. Отверстия для заклепок следует просверливать, особенно в толстых листах и ​​экструдированных профилях, так как штамповка имеет тенденцию давать шероховатую кромку отверстия и вызывать концентрацию напряжения.

Обработка [ править ]

Особая привлекательность магниевых сплавов заключается в их чрезвычайно хорошей обработке.По своим свойствам они превосходят даже резьбовую латунь. Мощность, необходимая для их резки, мала, и могут использоваться чрезвычайно высокие скорости (в некоторых случаях 5000 футов в минуту). Лучшие режущие инструменты имеют особую форму, но можно использовать инструменты для обработки других металлов, хотя эффективность их несколько ниже. При резке магния на высокой скорости инструменты должны быть острыми и всегда должны резать. Тупые, волочащиеся инструменты, работающие на высокой скорости, могут выделять достаточно тепла для воспламенения мелкой стружки. Так как стружка и пыль от шлифования могут представлять опасность пожара, шлифование следует проводить с охлаждающей жидкостью или с помощью устройства для концентрирования пыли под водой. Магниевую шлифовальную машину нельзя использовать также для черных металлов, так как искра может воспламенить накопившуюся пыль. Если загорится магниевый пожар,его можно задушить чугунной стружкой или сухим песком, или другими материалами, специально подготовленными для этой цели. Ни в коем случае нельзя использовать водяные или жидкие огнетушители, потому что они могут рассеять огонь. На самом деле зажигать магниевую стружку и пыль гораздо труднее, чем это обычно предполагается, и по этой причине они не представляют больших трудностей при обработке. Специальные методы, которые необходимо использовать при производстве магния (обработка, литье и соединение), значительно увеличивают стоимость производства. При выборе между алюминием и магнием или данной деталью базовая стоимость металла может не дать большого преимущества ни тому, ни другому, но обычно производственные операции делают магний более дорогим.потому что они имеют свойство рассеивать огонь. На самом деле зажигать магниевую стружку и пыль гораздо труднее, чем обычно предполагается, и по этой причине они не представляют больших трудностей при обработке. Специальные методы, которые необходимо использовать при производстве магния (обработка, литье и соединение), значительно увеличивают стоимость производства. При выборе между алюминием и магнием или данной деталью базовая стоимость металла может не дать большого преимущества ни тому, ни другому, но обычно производственные операции делают магний более дорогим.потому что они имеют свойство рассеивать огонь. На самом деле зажигать магниевую стружку и пыль гораздо труднее, чем обычно предполагается, и по этой причине они не представляют больших трудностей при обработке. Специальные методы, которые необходимо использовать при производстве магния (обработка, литье и соединение), значительно увеличивают стоимость производства. При выборе между алюминием и магнием или данной деталью базовая стоимость металла может не дать большого преимущества ни тому, ни другому, но обычно производственные операции делают магний более дорогим.и соединение) значительно увеличивают стоимость производства. При выборе между алюминием и магнием или данной деталью базовая стоимость металла может не дать большого преимущества ни тому, ни другому, но обычно производственные операции делают магний более дорогим.и соединение) значительно увеличивают стоимость производства. При выборе между алюминием и магнием или данной деталью базовая стоимость металла может не дать большого преимущества ни тому, ни другому, но обычно производственные операции делают магний более дорогим.[1] Пожалуй, не существует группы сплавов, в которых экструзия важнее, чем для них, поскольку сравнительно крупнозернистая структура литого материала делает большинство из них слишком восприимчивыми к растрескиванию, чтобы работать другими способами до тех пор, пока не будет достаточно деформации. было передано очищать зерно. Следовательно, за исключением одного или двух мягких сплавов, обработка всегда является предварительным этапом перед другими процессами формования.

Горячая экструзия [ править ]

Экструдируется не так много чистого магния, поскольку он имеет несколько плохие свойства, особенно в том, что касается его предела текучести. В настоящее время основное внимание уделяется легирующим элементам: алюминий, цинк, церий и цирконий; Обычно также присутствует марганец, поскольку, хотя он мало влияет на прочность, он играет важную роль в улучшении коррозионной стойкости. Один важный бинарный сплав, содержащий до 2,0% марганца, широко используется для производства листового проката. Он сравнительно мягкий и легче поддается экструзии, чем другие сплавы, а также является одним из немногих сплавов, которые можно прокатать напрямую без предварительной экструзии. В Великобритании экструзии производятся из заготовок диаметром 2,87–12 дюймов (73–305 мм). На прессах разной мощности от 600 до 3500 тонн; Нормальные максимальные давления на заготовку 30-50 т / кв. в США химическая компания Dow недавно установила 13.200-тонный пресс, способный обрабатывать заготовки размером до 32 дюймов. Техника экструзии в целом аналогична таковой для сплавов на основе алюминия, но, по словам Уилкинсона и Фокса, конструкция штампа требует особого внимания и, по их мнению, должна включать короткие опоры и острую матрицу. записи. Экструзия труб из сплавов AM503, ZW2 и ZW3 теперь производится с помощью мостовых штампов. (Алюминиевые сплавы плохо свариваются.) В отличие от предыдущей практики использования просверленных заготовок, прошивка оправкой теперь используется при экструзии труб большого диаметра из сплава ZW3.Экструзия труб из сплавов AM503, ZW2 и ZW3 теперь производится с помощью мостовых штампов. (Алюминиевые сплавы плохо свариваются.) В отличие от предыдущей практики использования просверленных заготовок, прошивка оправкой теперь используется при экструзии труб большого диаметра из сплава ZW3.Экструзия труб из сплавов AM503, ZW2 и ZW3 теперь производится с помощью мостовых штампов. (Алюминиевые сплавы плохо свариваются.) В отличие от предыдущей практики использования просверленных заготовок, прошивка оправкой теперь используется при экструзии труб большого диаметра из сплава ZW3.

Жесткость сплавов по отношению к экструзии увеличивается пропорционально количеству упрочняющих элементов, которые они содержат, и используемая температура обычно тем выше, чем больше их количество. На температуру заготовки также влияет размер секций, она выше для тяжелых обжатий, но обычно находится в диапазоне 250–450 ° C (482–842 ° F). Температура контейнера должна совпадать с температурой заготовки или лишь немного превышать ее. Предварительный нагрев заготовок должен проводиться равномерно, чтобы способствовать, насколько это возможно, гомогенной структуре за счет поглощения соединений, таких как Mg4Al, присутствующих в сплавах.

Фокс указывает, и это также применимо к алюминиевым сплавам. Первоначальная структура заготовки важна, и методы литья, которые приводят к мелкому зерну, имеют смысл. В крупнозернистом материале присутствуют более крупные частицы соединений, которые менее легко растворяются и имеют тенденцию вызывать градиент раствора. В магниевых сплавах это вызывает внутреннее напряжение, поскольку раствор сопровождается небольшим сжатием, а также может влиять на равномерность реакции на последующую термообработку.

Бинарный магниево-марганцевый сплав (AM505) легко экструдируется при низких давлениях в диапазоне температур от 250 до 350 ° C (от 482 до 662 ° F). Фактическая используемая температура зависит от обжатия и длины заготовки, а не от желаемых свойств. которые относительно нечувствительны к условиям экструзии. Хорошее состояние поверхности экструзии достигается только при высоких скоростях порядка 50–100 футов в минуту.

Со сплавами, содержащими алюминий и цинк, и особенно сплавами с более высоким содержанием алюминия, такими как AZM и AZ855, возникают трудности на высоких скоростях из-за их жаростойкости. В условиях, близких к равновесию, магний способен растворять около 12% алюминия, но в литых заготовках 4-5% обычно представляют собой предел растворимости. Следовательно, сплавы, содержащие 6 процентов Al или более, содержат Mg4Al3, который образует эвтектику плавления при 435 C. Температура экструзии может варьироваться от 250 до 400 ° C (от 482 до 752 ° F), но при более высоких значениях скорости ограничиваются примерно до 12 футов в минуту. Непрерывное литье улучшает однородность этих сплавов, а водяное охлаждение штампов или нагрев конуса заготовок дополнительно облегчает их экструзию.

Внедрение сплавов магний-цинк-цирконий, ZW2 и ZW3, представляет собой значительный прогресс в технологии изготовления магниевых сплавов по ряду причин. Они обладают высокой прочностью, но, поскольку они не содержат алюминия, литая заготовка содержит лишь небольшие количества второй фазы. Поскольку температура солидуса повышается примерно на 100 ° C (180 ° F), риск возникновения горячих коротких замыканий при относительно высоких скоростях экструзии значительно снижается. Однако механические свойства чувствительны к времени предварительного нагрева заготовки, температуре и скорости экструзии. Длительное время предварительного нагрева, высокие температуры и скорости обеспечивают свойства, аналогичные свойствам более старых алюминийсодержащих сплавов. Время нагрева должно быть коротким, а температура и скорость должны быть низкими для получения высоких. характеристики. Увеличение содержания цинка до 5 или 6 процентов, как в американском сплаве ZK60 и ZK61,снижает чувствительность к скорости экструзии в отношении механических свойств.

Легирование цирконийсодержащих материалов было основной проблемой в их разработке. Обычно цирконий добавляют из соли, и тщательный контроль может дать хорошие результаты. Компания Dominion Magnesium Limited в Канаде разработала метод добавления традиционным способом через лигатуру.

Объяснение низких скоростей экструзии, необходимых для успешной экструзии некоторых магниевых сплавов, не связано с причинами, выдвигаемыми для других металлов. Альтвикер считает, что самая важная причина связана. Со степенью восстановления после деформации кристалла, которая менее соперничает при быстром приложении работы, вызывая более высокие напряжения и исчерпывая способность кристаллов к скольжению. Это заслуживает внимания, поскольку скорость перекристаллизации варьируется от одного металла к другому и в зависимости от температуры. Также фактом является то, что металл, обработанный в том диапазоне, который считается его рабочим диапазоном, часто может демонстрировать заметное деформационное упрочнение при закалке сразу после деформации — это показывает, что временная потеря пластичности может легко сопровождать быструю обработку. [10] [требуется полная цитата

]

Деформируемые сплавы

По сравнению с литейными, деформируемые магниевые сплавы отличаются большей прочностью, пластичностью и вязкостью. Они используются для производства заготовок методами прокатки, прессования и штамповки. В качестве термической обработки изделий применяется закалка при температуре 350-410 градусов с последующим произвольным охлаждением без старения.

При нагреве пластические свойства таких материалов возрастают, поэтому обработка магниевых сплавов осуществляется посредством давления и при высоких температурах. Штамповка выполняется при 280-480 градусах под прессами посредством закрытых штампов. При холодной прокатке проводятся частые промежуточные рекристаллизационные отжиги.

При сварке магниевых сплавов прочность шва изделия может быть снижена на отрезках, где выполнялась подварка, из-за чувствительности таких материалов к перегреву.

Обозначение [ править ]

Названия магниевых сплавов часто даются двумя буквами после двух цифр. Буквы обозначают основные легирующие элементы (A = алюминий, Z = цинк, M = марганец, S = кремний). Цифрами обозначены соответствующие номинальные составы основных легирующих элементов. Маркировка AZ91, например, покрывает магниевый сплав примерно с 9 массовыми процентами алюминия и 1 массовым процентом цинка. Точный состав должен быть подтвержден ссылочными стандартами.

Система обозначений для магниевых сплавов не так стандартизирована, как для сталей или алюминиевых сплавов; большинство производителей следуют системе, использующей одну или две буквы префикса, две или три цифры и букву суффикса. Буквы префикса обозначают два основных легирующих металла в соответствии со следующим форматом, разработанным в спецификации ASTM B275: [1]

Алюминий, цинк, цирконий и торий способствуют дисперсионному твердению: марганец повышает коррозионную стойкость; а олово улучшает литье. Алюминий — самый распространенный легирующий элемент. Цифры соответствуют округленному процентному соотношению двух основных элементов сплава в алфавитном порядке по мере того, как составы становятся стандартными. ХарактерОбозначение почти такое же, как и у алюминия. Использование –F, -O, -H1, -T4, -T5 и –T6. Пескоструйная формовка и литье под давлением хорошо разработаны для магниевых сплавов, причем литье под давлением является наиболее популярным. Хотя магний примерно в два раза дороже алюминия, его литье под давлением в горячей камере проще, экономичнее и на 40-50% быстрее, чем процесс в холодной камере, необходимый для алюминия. Плохое поведение при формовании при комнатной температуре, но большинство обычных процессов можно проводить, когда материал нагревается до температуры 450–700 ° F (232–371 ° C). Поскольку эти температуры легко достигаются и обычно не требуют защитной атмосферы, производятся многие формованные и вытянутые изделия из магния. обрабатываемостьиз магниевых сплавов является лучшим из любого промышленного металла, и во многих случаях экономия на затратах на обработку более чем компенсирует возросшую стоимость материала. [ Требуется цитата

] Однако необходимо, чтобы инструменты были острыми и чтобы было достаточно места для стружки. Магниевые сплавы можно сваривать точечной сваркойпочти так же легко, как алюминий, но перед формированием сварного шва необходима чистка щеткой или химическая очистка. Сварка плавлением легче всего выполняется с использованием инертной защитной атмосферы аргона или газообразного гелия. Существует значительная дезинформация относительно пожарной опасности при обработке магниевых сплавов. Это правда, что магниевые сплавы легко воспламеняются в мелкодисперсной форме, такой как порошок или мелкая стружка, и эту опасность никогда нельзя игнорировать. При температуре выше 800 ° F (427 ° C) для подавления горения требуется негорючая бескислородная атмосфера. Операции литья часто требуют дополнительных мер предосторожности из-за реакционной способности магния с песком и водой в листовой, прутковой, экструдированной или литой форме; однако сплавы магния не представляют реальной пожарной опасности. [1]

Литые сплавы [ править ]

Магний литье условного предела текучести обычно 75-200 МПа, предел прочности при растяжении 135-285 МПа и удлинение 2-10%. Типичная плотность составляет 1,8 г / см 3, а модуль Юнга составляет 42 ГПа. [2] Наиболее распространенными литыми сплавами являются:

AZ63 AZ81 AZ91 [3] AM50 AM60 ZK51 ZK61 ZE41 ZC63 HK31 HZ32 QE22 QH21 WE54 WE43 Электрон 21

Кованые сплавы [ править ]

Магний деформируемый сплав условного предела текучести , как правило , 160-240 МПа, предел прочности на разрыв составляет 180-440 МПа [ править

] и относительное удлинение 7-40%. Наиболее распространены деформируемые сплавы:
AZ31 AZ61 AZ80 Электрон 675 ZK60 M1A HK31 HM21 ZE41 ZC71 ZM21 AM40 AM50 AM60 K1A M1 ZK10 ZK20 ZK30 ZK40
Кованые магниевые сплавы имеют особенность. Их предел прочности на сжатие меньше, чем предел прочности на растяжение. После формовки деформируемые магниевые сплавы имеют волокнистую текстуру в направлении деформации, что увеличивает предел прочности при растяжении. При сжатии, доказательство прочности меньше из — за двойникующими [ править

] , которая происходит более легко при сжатии , чем при растяжении в магниевых сплавах из — за шестиугольную решетку структуры.

Экструзии быстро затвердевающих порошков достигают предела прочности на разрыв до 740 МПа из-за их аморфного характера [4], который в два раза прочнее самых прочных традиционных магниевых сплавов и сопоставим с самыми прочными алюминиевыми сплавами .

Именованные сплавы [ править ]

• Электрон
• Магнокс
• Магнуминий
• Маг-Тор
• Металл 12

Алюминиевые сплавы с магнием [ править ]

• Бирмабрайт
• Магналиум

(коды: A = алюминий , C = медь , E = редкоземельные элементы , обычно получаемые путем добавления мишметалла в расплав, H = торий , K = цирконий , L = литий , M = марганец , O = серебро , S = кремний , T = олово , W = иттрий , Z = цинк )

Торийсодержащие сплавы обычно не используются, поскольку содержание тория более 2% требует обращения с компонентом как с радиоактивным материалом, хотя торированный магний использовался в военных и аэрокосмических приложениях в 1950-х годах.

Магниевые сплавы используются как для литых, так и для кованых деталей, причем алюминийсодержащие сплавы обычно используются для литья, а цирконийсодержащие — для поковок; сплавы на основе циркония могут использоваться при более высоких температурах и популярны в аэрокосмической отрасли. Сплавы магний + иттрий + редкоземельные элементы + цирконий, такие как WE54 и WE43 (последний с составом Mg 93,6%, Y 4%, Nd 2,25%, 0,15% Zr), могут работать без ползучести при температуре до 300 ° C и достаточно устойчивы к коррозии. .

Таблица составов [ править ]

Сферы применения сплавов с добавления магния

Посредством методов литья, деформации и термической обработки сплавов изготавливаются различные полуфабрикаты – слитки, плиты, профили, листы, поковки и т.д. Эти заготовки используются для производства элементов и деталей современных технических устройств, где приоритетную роль играет весовая эффективность конструкций (сниженная масса) при сохранении их прочностных характеристик. По сравнению с алюминием магний легче в 1,5 раза, а со сталью – в 4,5.

В настоящее время применение магниевых сплавов широко практикуется в авиакосмической, автомобилестроительной, военной и прочих отраслях, где их высокая стоимость (некоторые марки содержат в своем составе достаточно дорогостоящие легирующие элементы) оправдывается с экономической точки зрения возможностью создания более долговечной, быстрой, мощной и безопасной техники, которая сможет эффективно работать в экстремальных условиях, в том числе и при воздействии высоких температур.

Благодаря высокому электрическому потенциалу эти сплавы являются оптимальным материалом для создания протекторов, обеспечивающих электрохимическую защиту стальных конструкций, например, деталей автомобилей, подземных сооружений, нефтяных платформ, морских судов и т.д., от коррозионных процессов, происходящих под воздействием влаги, пресной и морской воды.

Нашли применение сплавы с добавлением магния и в разных радиотехнических системах, где из них изготавливают звукопроводы ультразвуковых линий для задержки электросигналов.

Область применения

Магниевые сплавы обладают рядом полезных свойств, которые не обеспечивают другие материалы. Эти свойства обеспечивают широкое использование в промышленности:

Исходя из свойств, сплавы магния находят применение:

С развитием технологий сплавы магния получат дополнительные области применения. Тенденция к облегчению массы готовых изделий уже сейчас регулярно повышает интерес к этим сплавам. Если учитывать, насколько стремительными темпами развиваются робототехника, производство компьютеров, различных гаджетов, то можно понять, что потребность в магниевых марках металлов ограничится только количеством добываемого магния.

Источник