镁合金材料发展前沿讲座.ppt

镁及镁合金材料的发展二十一世纪对材料提出的新的要求一、镁及镁合金的特性镁材与几种常用工程材料力学性能比较二、镁及镁合金产品的应用

轿车用镁合金齿轮箱

※镁合金曲轴发动机左、右箱体盖；
※镁合金曲轴发动机后盖；
※镁合金前、后轮毂；
※镁合金后扶手；
※镁合金锁扣。镁合金高比强度、良好电磁屏蔽和散热能力，优越的装饰及易于回收的特点，是制造电子产品外壳的理想材料。

※手机、电脑、笔记本电脑等3C产品※办公用品※兵器（减重）

飞行器结构件

压力容器三、镁及镁合金研究发展历程世界镁合金消耗量正以每年20%速度飞速增长四、镁及镁合金研究现状及发展趋势目前，三种主要的镁合金系是Mg-Al合金、Mg-Zn合金及Mg-RE合金，镁不具备象铝那样丰富的合金系列，需要开发大量新的镁合金系列。

镁合金材料根据生产方式的不同主要分为铸造镁合金与变形镁合金两大类。

国外专家认为镁合金研究与开发基本可分为4个阶段：铸造镁合金、压铸镁合金、变形镁合金、快速凝固镁合金。

图1-7镁工业发展战略示意图1、铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其是采用压铸工艺（DieCasting）生产。压铸工艺生产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良和可生产薄壁及复杂形状铸件。
最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。
通过控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用量最大的AZ91合金。金属镁化学性质活泼，温度在723K以上时氧化开始加剧。熔融状态下，镁液极易和空气中的氧、氮、水气发生化学反应，在接近1073K温度时会很快氧化燃烧。因此，镁合金熔炼铸造过程中需要进行保护。镁合金阻燃抗氧化方法
(1)熔剂保护阻燃法。在镁合金整个熔炼过程中，在熔剂保护下隔绝大气进行。镁合金采用熔剂保护防燃使用最早也最广泛，具有工业应用价值。
(2)气体保护阻燃法。常用气体为SF6、CO2和SO2。其中SF6为无色无味无毒气体，是最常用的镁合金保护气氛。但SF6、CO2等气体具有强烈的“温室效应”，由于它们对环境的污染需要找到一种合适的替代气体。
(3)添加合金元素阻燃法。在镁合金中只需加入少量的Be、Ca，可制备出燃点很高的阻燃镁合金。Be与O2生成BeO膜致密，也有明显的阻燃作用，但Be、Ca的加入量需要严格控制，否则会强烈恶化组织，造成晶粒长大和热裂倾向加大。
高温应用的铸造镁合金
普通Mg-Al、Mg-Zn系铸造镁合金使用温度限于150~200°C。应用于更高温度下的耐热镁合金主要是Mg-RE、Mg-Th系合金。
钍是提高镁合金高温性能最有效的合金元素，但钍的低放射性限制了Mg-Th合金的应用。
Haughton和Prytherch等最早报道了提高高温抗拉强度的Mg-Ce合金。
Leontis的工作证明Mg-RE合金的高温性能按La、Ce、MM（富Ce混合稀土）、Nd的序列提高。
Sauerward发现了Mg-RE合金中锆（Zr）的晶粒细化作用。
Payne等发现银的加入明显改善Mg-RE合金的时效硬化效应。
添加钪、钇对镁合金的有益影响是又一个非常重要的发现，Drits等开发了一系列耐热高强WE型镁合金。该类合金良好的力学性能使其广泛应用于赛车及飞行器变速箱壳体上。
2、变形镁合金镁及镁合金塑性变形结构特性主要的变形镁合金材料

◆常用变形镁合金Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr、Mg-Mn系；
AZ31、AZ61、AZ80、ZK60、M1A；

◆超轻Mg-Li系变形镁合金；
LA141、Mg-40%Li(ρ<1.0g/cm3)
1、发达国家十分重视镁合金研究与开发。
美国的镁合金材料体系研制较为完备，合金系列有Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE（稀土）、Mg-Li、Mg-Th等，包括铸造（压铸）件以及板、棒、型材和锻件，并且开发出了快速凝固高性能变形镁合金、非晶态镁合金及镁基复合材料等。
美国与世界最大的镁生产企业—挪威NovskHydro公司签订了长期合作关系，以保证在21世纪前期镁原料和镁产品的充足稳定的供应。日本在1999年由教育部、科技部、体育部和文化部共同组织实施的历时四年的“PlatformScienceandTechnologyforAdvancedMagnesiumAlloy”。着重研究镁的新合金、新工艺，开发出超高强变形镁合金材料和可冷压加工的镁合金板材。
德国于1997年由政府教育部组织，全国60余家企业，6所大学耗资2500万马克制订了“高新制造技术发展计划”，以解决镁合金生产中各种技术难题。
英国开发出Mg-Al-B挤压镁合金用于Magnox核反应堆燃料罐。
以色列最近也研