سبيكة المغنيسيوم: ملكيات, يعالج, التطبيقات

1. مقدمة

سبيكة المغنيسيوم هي مادة معدنية تستند إلى المغنيسيوم بشكل أساسي, مع إضافة عناصر أخرى لتعزيز خصائص محددة مثل القوة, متانة, ومقاومة التآكل.

بكثافة تقريبًا 1.74 جم/سم3, المغنيسيوم هو أخف المعدن الهيكلي, جعل سبائكها جذابة للغاية للتطبيقات التي يكون فيها الحد من الوزن عاملاً حاسمًا.

أدت هذه الخاصية إلى زيادة الاهتمام عبر مختلف الصناعات, بما في ذلك الفضاء الجوي, السيارات, إلكترونيات, والسلع الاستهلاكية.

2. ما هي سبائك المغنيسيوم?

سبيكة المغنيسيوم تتكون من المغنيسيوم (ملغ) بالإضافة إلى ما يصل إلى ~ 10wt ٪ من العناصر الأخرى (آل, الزنك, من, أرض نادرة, إلخ.), مصممة لتعزيز الخصائص الميكانيكية, سلوك التآكل, والقدرة على الصب.

لأن المغنيسيوم هو أخف المعدن الهيكلي (الكثافة ≈ 1.75 جم/سم3), تجد سبائكها تطبيقات مهمة أينما كانت تخفيض الوزن وتخميد الاهتزاز أمر بالغ الأهمية,

بدءا من مكونات السيارات إلى هياكل الفضاء الجوي والإلكترونيات المحمولة.

عناصر صناعة السبائك الأولية

عنصر السبائك	المحتوى النموذجي	الدور الرئيسي
الألومنيوم (آل)	1-9 ٪ بالوزن	يقوي عبر ميداليات mg₁₇al₁₂; يحسن قابلية المقاومة ومقاومة التآكل في سلسلة AZ
الزنك (الزنك)	0.3-2 ٪ بالوزن	يعزز تصلب العمر; يعزز مقاومة الزحف في درجات حرارة مرتفعة
المنغنيز (من)	0.1-1 بالوزن ٪	يفسد الشوائب الحديدية لتعزيز أداء التآكل الشامل
أرض نادرة (يكرر)	1-5 بالوزن %	صقل بنية الحبوب; تثبيت مراحل ارتفاع درجة الحرارة في سلسلة نحن
الزركونيوم (Zr)	0.1-0.5 ٪ بالوزن	يعمل كمصفى حبوب في سبائك مجهورة, تحسين الليونة والصلابة

3. عائلات سبائك المغنيسيوم الرئيسية

عائلة	سبيكة رئيسية	تعبير (تقريبا.)	صفات	الاستخدامات النموذجية
السلسلة	AZ31, AZ61, AZ91	ملغ (3-9 %), الزنك (1 %)	قابلية تشكيل ممتازة (AZ31); قوة عالية المصبوب (AZ91)	لوحات السيارات, إطارات الجسم
سلسلة AM	AM60, AM80	ملغ (6-8 %), من (0.2 %)	أداء جيد الصب, ليونة معتدلة	يموت العلب, عجلات التوجيه
نحن سلسلة	WE43	ملغ (4 %), يكرر (3 %), الزنك	قوة عالية درجة الحرارة العالية ومقاومة الزحف	المكونات الهيكلية للفضاء
التصوير بالرنين المغناطيسي آمن	QE22, وكان 26	Mg -Zn -Ca أو Mg -Zn -Ca -Sr	معدلات التآكل الخاضعة للرقابة; متوافق حيويا	يزرع طبية قابلة للاستيعاب الحيوية
الإلكترون™	الإلكترون 21, الإلكترون 675	ملغ (3-10 %), الزنك	محتوى عالي العلامات التجارية للبيئات المتطرفة	الأجهزة العسكرية, أدوات عالية الإعداد

4. الخصائص الفيزيائية لسبائك المغنيسيوم

تجمع سبائك المغنيسيوم مجموعة فريدة من الخصائص الفيزيائية -كثافة الخفيفة فائقة, الموصلية الحرارية والكهربائية المعتدلة, و تخميد اهتزاز ممتاز-التي تميزهم عن كل من المعادن الحديدية وغيرها.

الخصائص الفيزيائية الرئيسية في لمحة

ملكية	AZ31	WE43	الألومنيوم 6061-T6	التيتانيوم TI-6AL-4V
كثافة (جم/سم3)	1.77	1.80	2.70	4.43
نطاق ذوبان (درجة مئوية)	630 - 650	645 - 665	580 - 650	1 600 - 1 650
الموصلية الحرارية (ث / م · ك)	72	60	155	7
الموصلية الكهربائية (% IACS)	40	35	45	1.2
معامل مرن (المعدل التراكمي)	45	42	69	110
سعة التخميد	ممتاز	ممتاز	معتدل	قليل
السلوك المغناطيسي	غير مغناطيسية	غير مغناطيسية	غير مغناطيسية	بارامغناطيسي

5. الخواص الميكانيكية لسبائك المغنيسيوم

توفر سبائك المغنيسيوم مزيجًا مقنعًا من قوة, ليونة, و مقاومة التعب—الأشكال التي يستغلها المهندسون حساسين للوزن, تطبيقات عالية الأداء.

البيانات الميكانيكية المقارنة

ملكية	AZ31-H24	AZ91-HP	WE43-T6	AZ61	وحدة
قوة الشد (RM)	260	200	280	240	MPa
قوة العائد (RP0.2)	145	110	220	170	MPa
استطالة عند الاستراحة (أ)	12	5	8	10	%
قوة التعب (10⁷ دورات)	~ 95	~ 70	~ 120	~ 85	MPa
صلابة برينل (غ.ب)	60	55	80	65	غ.ب

6. سلوك التآكل & حماية السطح

ميول التآكل الجوهري في بيئات مختلفة

المغنيسيوم معدن تفاعلي للغاية, وسبائك المغنيسيوم لها ميل متأصل للتآكل في العديد من البيئات.

في وجود الرطوبة والأكسجين, يتفاعل المغنيسيوم لتشكيل هيدروكسيد المغنيسيوم على السطح.

لكن, هذه الطبقة الأولية مسامية ولا تحمي بشكل فعال المعدن الأساسي.

في بيئات المياه المالحة, تتآكل سبائك المغنيسيوم بسرعة أكبر بسبب وجود أيونات الكلوريد, التي يمكن أن تخترق الفيلم السطحي وتسريع عملية التآكل.

آليات التآكل الكلفانية والحفر

تآكل التآكل:

يحدث الحفر عندما يتعطل فيلم السطح على سبيكة المغنيسيوم محليًا, السماح للمعدن الأساسي بالتآكل بسرعة في مناطق صغيرة.
أيونات الكلوريد فعالة بشكل خاص في بدء التآكل في سبائك المغنيسيوم. بمجرد تشكيل حفرة, يمكن أن تنمو أعمق وأوسع, يحتمل أن يؤدي إلى فشل المكون.

التآكل الجلفاني:

عندما تكون سبائك المغنيسيوم على اتصال مع المزيد من المعادن النبيلة (مثل النحاس, النيكل, أو الفولاذ المقاوم للصدأ) في المنحل بالكهرباء (مثل الماء أو المياه المالحة), يمكن أن يحدث التآكل الجلفاني.
المغنيسيوم, كونه أكثر شبها بالكهرباء, يعمل كأنود ويتآكل بشكل تفضيلي, في حين أن المعادن النبيلة تعمل ككاثود.
يمكن تخفيف هذا النوع من التآكل بالتصميم الصحيح, مثل تجنب الاتصال المباشر بين المعادن المتباينة أو استخدام المواد العازلة.

العلاجات الوقائية الشائعة: أنودة (ماو), طلاءات التحويل, الطلاءات العضوية

أنودة (أكسدة MAO-Micro-Arc):

MAO هو نوع من عملية الأنوود التي تشكل سميكة, صعب, وطبقة أكسيد مسامية على سطح سبائك المغنيسيوم.
توفر هذه الطبقة مقاومة جيدة للتآكل ويمكن أيضًا إغلاقها أو مغلقها لتعزيز خصائصها.
يتم استخدام سبائك المغنيسيوم المعالجة بـ MAO في تطبيقات مختلفة, من مكونات السيارات إلى قطع غيار الفضاء.

طلاءات التحويل:

طلاءات التحويل, مثل الطلاء تحويل الكرومات (على الرغم من أن استخدام الكرومات يتم التخلص منه بسبب المخاوف البيئية)
والبدائل غير الستمية, تشكل رقيقة, طبقة ملتصقة على سطح سبائك المغنيسيوم.
تعمل هذه الطلاء على تحسين مقاومة التآكل من خلال توفير حاجز وتعديل كيمياء السطح.

الطلاءات العضوية:

الطلاءات العضوية, بما في ذلك الدهانات, الطلاء مسحوق, والبوليمرات, تستخدم على نطاق واسع لحماية سبائك المغنيسيوم.
أنها توفر حاجزًا ماديًا ضد البيئة, منع الرطوبة والمواد التآكل من الوصول إلى سطح المعدن.
يمكن أيضًا صياغة الطلاءات العضوية لتكون لها خصائص محددة, مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية أو المقاومة الكيميائية, اعتمادا على متطلبات التطبيق.

7. تصنيع & تقنيات المعالجة

طرق الصب: يموت الضغط العالي, رمل, استثمار

صب القالب بالضغط العالي:

الضغط العالي يموت الصب هي طريقة تستخدم على نطاق واسع لتصنيع مكونات سبائك المغنيسيوم.

في هذه العملية, يتم إجبار سبيكة المغنيسيوم المنصهرة تحت ضغط عالٍ في تجويف القالب القابل لإعادة الاستخدام.

إنه يوفر معدلات إنتاج مرتفعة, دقة أبعاد جيدة, والقدرة على إنتاج أجزاء معقدة ذات جدران رقيقة.

هذا يجعلها مناسبة للمكونات المنتجة الكبيرة في صناعات السيارات والإلكترونيات, مثل كتل المحرك وأغلفة الهواتف الذكية.

صب الرمل:

صب الرمل يتضمن إنشاء تجويف قالب في مزيج من الرمل باستخدام نمط من الجزء المطلوب.

ثم يتم سكب سبيكة المغنيسيوم المنصهرة في القالب. إن صب الرمال مناسب لإنتاج أجزاء واسعة النطاق مع هندسة معقدة يصعب إنتاجها من خلال طرق الصب الأخرى.

لكن, عمومًا له دقة أبعاد أقل وإنهاء السطح مقارنةً بالموت الصب.

صب الاستثمار:

صب الاستثمار, يُعرف أيضًا باسم صب الشمع المفقود, يستخدم لإنتاج أجزاء سبيكة المغنيسيوم عالية الدقة مع تفاصيل معقدة.

يتم صنع نموذج الشمع للجزء, مغلفة بقشرة من السيراميك, ويذوب الشمع.

ثم يتم سكب سبيكة المغنيسيوم المنصهرة في التجويف الناتج.

يسمح صب الاستثمار بإنتاج قطع الغيار مع الانتهاء من السطح الممتاز ودقة الأبعاد, لكنها عملية أكثر تكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً مقارنةً بالموت والصب الرملي.

معالجة المطاوع: المتداول, قذف, تزوير, تشوه البلاستيك الشديد (إيكاب)

المتداول:

المتداول عملية مشتركة لسبائك المغنيسيوم. يمكن تنفيذها في درجة حرارة الغرفة (المتداول البارد) أو في درجات حرارة مرتفعة (المتداول الساخن).

المتداول البارد يحسن قوة وصلابة السبائك ولكنها تقلل من لياقتها, في حين أن المتداول الساخن يسمح بتشكيل أفضل.

يتم استخدام أوراق سبيكة المغنيسيوم المدحونة في تطبيقات مثل لوحات هيكل السيارات وأغلفة الأجهزة الإلكترونية.

البثق:

ينطوي البثق على إجبار بليت سبيكة المغنيسيوم من خلال الموت لإنتاج ملف تعريف مستمر مع مقطع عرضي ثابت.

هذه العملية مناسبة لإنشاء منتجات مثل قضبان, الأنابيب, ومختلف ملفات تعريف هيكلية.

يتم استخدام منتجات سبائك المغنيسيوم المقذوف في الفضاء, السيارات, وغيرها من الصناعات التي يلزم وجود مكونات خفيفة الوزن وعالية القوة.

تزوير:

التزوير هو عملية يتم فيها تشكيل سبيكة المغنيسيوم عن طريق تطبيق قوى الضغط, عادة باستخدام المطارق أو الضغط.

إنه يحسن الخصائص الميكانيكية للسبائك عن طريق تحسين بنية الحبوب والقضاء على العيوب الداخلية.

يتم استخدام أجزاء سبيكة المغنيسيوم المزورة في التطبيقات الحرجة مثل المكونات الهيكلية للفضاء وأجزاء السيارات عالية الأداء.

تشوه البلاستيك الشديد (ECAP-الضغط الزاوي للقناة المتساوية):

ECAP هي تقنية معالجة جديدة نسبيًا لسبائك المغنيسيوم. إنه ينطوي على إخضاع سبيكة تشوه البلاستيك الكبير دون تغيير منطقة المستعرضة.

يمكن أن تنتج ECAP بنية مجهرية دقيقة جدًا في سبائك المغنيسيوم, مما يؤدي إلى تحسينات كبيرة في الخواص الميكانيكية مثل القوة والليونة.

آفاق التصنيع المضافة (حركة تحرير السودان, إب)

ذوبان الليزر الانتقائي (حركة تحرير السودان):

SLM هي تقنية تصنيع مضافة حيث يذوب الليزر بشكل انتقائي طبقات من مسحوق سبيكة المغنيسيوم لبناء جزء ثلاثي الأبعاد.

إنه يوفر القدرة على إنتاج أشكال هندسية معقدة بدقة عالية ويمكن استخدامها للنماذج الأولية السريعة وإنتاج المكونات المخصصة.

لكن, تحديات مثل معالجة المسحوق, السيطرة على المسامية, وضمان أن تكون الخصائص الميكانيكية للأجزاء المطبوعة يجب معالجتها.

ذوبان شعاع الإلكترون (إب):

يستخدم EBM شعاع إلكترون لذوبان طبقات مسحوق سبائك المغنيسيوم. تعمل في فراغ, مما يساعد على تقليل الأكسدة وتحسين جودة الأجزاء المصنعة.

EBM مناسب لإنتاج مكونات واسعة النطاق ولديه ميزة سرعات المعالجة بشكل أسرع مقارنة بـ SLM في بعض الحالات.

القدرة على التصنيع, تحديات اللحام, وإصلاح اللحام

القدرة على التصنيع:

يمكن أن تكون سبائك المغنيسيوم CNC صعبة بسبب كثافتها المنخفضة وتفاعلها العالي.

لديهم ميل لتشكيل طويل, رقائق خيطية أثناء القطع, التي يمكن أن تتداخل مع عملية الآلات.

أدوات وتقنيات القطع الخاصة, مثل استخدام الأدوات الحادة, سرعات قطع عالية, ومبرد مناسب, مطلوبة لسبائك المغنيسيوم بفعالية.

تحديات اللحام:

سبائك المغنيسيوم اللحام أمر صعب بسبب تفاعلها العالي, نقطة انصهار منخفضة, والميل لتشكيل أكاسيد.

قضايا مثل المسامية, تكسير, وفقدان الخصائص الميكانيكية في منطقة اللحام شائعة.

تقنيات اللحام المختلفة, مثل لحام الليزر, لحام TIG, لحام ميغ, والاحتكاك لحام التحريك, تستخدم للتغلب على هذه التحديات.

إصلاح اللحام:

يتطلب إصلاح اللحام لسبائك المغنيسيوم تحضيرًا دقيقًا واستخدام إجراءات اللحام المناسبة.

تحتاج عملية الإصلاح إلى التأكد من استعادة الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل للمنطقة التي تم إصلاحها إلى مستوى مقبول.

8. الانضمام & حَشد

لحام (الليزر, تيج, أنا) وتقنيات الحالة الصلبة (لحام الاحتكاك)

لحام الليزر:

يوفر اللحام بالليزر معالجة عالية السرعة ومناطق ضيقة تتأثر بالحرارة, مما يساعد على تقليل التشويه والحفاظ على الخواص الميكانيكية لسبائك المغنيسيوم.

لكن, يتطلب التحكم الدقيق في المعلمات مثل قوة الليزر, سرعة اللحام, والموقف البؤري.

في دراسة حول لحام الليزر لسبائك المغنيسيوم AZ31, أدى اختيار المعلمة الصحيح إلى مفاصل مع تصل إلى نقاط قوة الشد حتى 85% من قوة المعادن الأساسية.

تيج (التنغستن غاز خامل) لحام:

يوفر اللحام TIG تحكمًا جيدًا في عملية اللحام, السماح بإنتاج اللحامات عالية الجودة. إنه مناسب لمكونات سبائك المغنيسيوم الرقيقة.

لكن, لديها سرعات لحام منخفضة نسبيا وتتطلب مشغلي ماهر. يعد التدريع في غاز الأرجون ضروريًا لمنع الأكسدة أثناء لحام TIG لسبائك المغنيسيوم.

أنا (غاز خامل معدني) لحام:

اللحام MIG هو عملية أكثر تلقائيًا وأسرع مقارنةً باللحام TIG, مما يجعلها مناسبة للإنتاج الضخم.

ويستخدم قطب الأسلاك المستهلك, والتي يمكن أن تقدم أيضًا عناصر صناعة السبائك لتحسين جودة اللحام.

لكن, قد ينتج عنه المزيد من الرش ويتطلب تعديلًا دقيقًا للمعلمات لضمان اندماج جيد.

لحام الاحتكاك (FSW):

FSW هي تقنية لحام الحالة الصلبة التي أظهرت وعدًا كبيرًا لسبائك المغنيسيوم.

إنه يولد الحرارة من خلال الاحتكاك بين أداة الدوران وغطاء العمل, دون ذوبان المادة.

ينتج عن هذا اللحامات ذات الخصائص الميكانيكية الممتازة, مسامية منخفضة, ومقاومة جيدة للتآكل.

يتم استخدام FSW بشكل متزايد في صناعات الفضاء والسيارات للانضمام إلى مكونات سبائك المغنيسيوم, خاصة بالنسبة للهياكل واسعة النطاق حيث قد تسبب طرق لحام الانصهار التقليدية تشويهًا كبيرًا.

اعتبارات اللحام واللحام

يتطلب الطرد واللحام من سبائك المغنيسيوم اختيارًا دقيقًا من مواد الحشو والتدفقات.

يجب أن تكون نقطة انصهار مادة الحشو أقل من سبيكة المغنيسيوم لضمان الترابط المناسب دون ذوبان المعدن الأساسي.

تستخدم التدفقات لإزالة أكاسيد السطح وتعزيز الترطيب.

على سبيل المثال, يمكن استخدام معادن حشو النحاس المستندة إلى الفضة لسبائك المغنيسيوم, لكنها تتطلب تدفقات محددة لمنع الأكسدة أثناء عملية النحاس.

لحام, على الجانب الآخر, أكثر ملاءمة للانضمام إلى مكونات سبائك المغنيسيوم ذات الجدران الرقيقة أو الصغيرة.

عادة ما يتم استخدام الجنود القائم على القصدير الذين يعانون من التدفقات المناسبة, لكن قوة المفصل أقل عمومًا مقارنة بالنحاس واللحام.

استراتيجيات الرابطة اللاصقة واستراتيجيات التثبيت الميكانيكية

التثبيت الميكانيكي:

طرق التثبيت الميكانيكية مثل البراغي, البراغي, وتستخدم المسامير بشكل شائع للانضمام إلى مكونات سبائك المغنيسيوم.

عند استخدام البراغي والمسامير, غالبًا ما تفضل مسامير التنصت الذاتي لأن سبائك المغنيسيوم ناعمة نسبيًا.

لكن, يجب تجنب الإفراط في الإثارة لمنع تجريد الخيوط أو تكسير المادة.

يمكن أن توفر المسامير مفاصل قوية وموثوقة, خاصة في التطبيقات التي توجد فيها قوى الاهتزاز والقص.

الترابط اللاصقة:

يوفر الترابط اللاصق العديد من المزايا لسبائك المغنيسيوم, بما في ذلك القدرة على ربط المواد المختلفة, تقليل تركيزات التوتر, وتوفير الانتهاء من السطح أملس.

تستخدم المواد اللاصقة المستندة إلى الايبوكسي على نطاق واسع بسبب قوتها العالية والمقاومة الكيميائية الجيدة.

يعد إعداد السطح أمرًا ضروريًا لترابط لاصق ناجح.

عمليات مثل الرمل, النقش الكيميائي, ويمكن للتطبيق التمهيدي تحسين الالتصاق بين المادة اللاصقة وسطح سبيكة المغنيسيوم.

في التطبيقات الداخلية للسيارات, يمكن أن تقلل مكونات سبائك المغنيسيوم المربوطة لاصقة من الوزن والضوضاء.

9. التطبيقات الرئيسية لسبائك المغنيسيوم

يتم تقدير سبائك المغنيسيوم عبر العديد من الصناعات نسبة القوة إلى الوزن استثنائية, التدريع الكهرومغناطيسي, و خصائص تخطي الاهتزاز.

كما أخف المعدن الهيكلي (الكثافة ~ 1.74 جم/سم), إنهم يحلون بشكل متزايد محل مواد أثقل مثل الصلب وحتى الألومنيوم في تطبيقات حساسة للوزن.

صناعة السيارات

قطاع السيارات هو أكبر مستهلك من سبائك المغنيسيوم, مدفوعًا بالأهداف العالمية لكفاءة استهلاك الوقود وتخفيض الانبعاثات.

التطبيقات الرئيسية:

• مكونات توليد القوة: حالات الإرسال, العلب القابض, مقالي النفط
• الهيكل والتعليق: عبر الأعضاء, عجلات التوجيه, دواسات الفرامل
• أجزاء الجسم: لوحات المعلومات, إطارات المقاعد, ألواح السقف (ملفيات ملغ)

الفضاء الجوي

كثافة المغنيسيوم المنخفضة, صلابة جيدة, وقابلية ممتازة تجعلها مناسبة لمكونات الفضاء الجوي حيث وفورات الوزن أمر بالغ الأهمية.

التطبيقات:

• التصميمات الداخلية للطائرات: إطارات المقعد, الصناديق العلوية, ألواح الأرضية
• هياكل هيكل الطائرة: علب التروس مروحية, لوحات الوصول إلى الجناح
• أنظمة الدفاع: بدون طيار (الطائرات بدون طيار) الطائرات

إلكترونيات & أجهزة المستهلك

عرض سبائك المغنيسيوم EMI التدريع, الموصلية الحرارية ممتازة, وخفيفة الوزن - مثال على المدمجة, أجهزة حساسة للحرارة.

الاستخدامات النموذجية:

• الكمبيوتر المحمول & الهيكل اللوحي
• أغلفة الهواتف الذكية
• علب الكاميرا
• حاويات التبريد لخوادم وأجهزة التوجيه عالية الأداء

التطبيقات الطبية

سبائك المغنيسيوم المتوافقة حيويا, خصوصاً ملغ - كا و Mg -Zn الأنظمة, تحدث ثورة غرسات طبية قابلة للاستيعاب.

أمثلة:

• مسامير وألواح العظام (Resorb أكثر من 12-24 شهرًا)
• الدعامات القلبية الوعائية
• سقالات هندسة الأنسجة

الأجهزة المعمارية والصناعية

يتم استخدام المغنيسيوم في مكونات هيكلية وعملية محددة تتطلب خفيفة الوزن, مقاومة للتآكل أداء:

• مقابض الأبواب, يتوقف, والأقفال
• علب أدوات الطاقة الكهربائية
• الدعم الهيكلي للمصاعد والسلالم المتحركة

السلع الرياضية & منتجات نمط الحياة

تستخدم سبائك المغنيسيوم بشكل متزايد في البضائع الرياضية المتميزة, حيث الأداء, مقاومة التعب, والوزن مسألة.

العناصر الشائعة:

• إطارات الدراجات والعجلات
• مضارب التنس ورؤوس نادي الجولف
• معدات الرماية وبكرات الصيد
• إطارات الطلاء الشمسي, حقائب, وحقائب

البحرية & الاستخدام خارج الطريق

في حين أن المغنيسيوم يتفاعل مع المياه المالحة, الطلاء الواقي و سبائك تمكين استخدامه في:

• عجلات توجيه القوارب وإطارات المقاعد
• مكونات المركبات خارج الطريق (ATVs, عربات الثلج)
• الأجزاء البحرية العسكرية مع تصاميم الأنود الذبيحة

10. المزايا & قيود سبيكة المغنيسيوم

مزايا سبائك المغنيسيوم

• الوزن الخفيف للغاية
  المغنيسيوم هو أخف المعدن الهيكلي (~ 1.74 جم/سم), ~ 33 ٪ أخف وزنا من الألمنيوم و 75% أخف من الصلب.
• نسبة عالية من القوة إلى الوزن
  يقدم أداء ميكانيكي ممتاز بالنسبة إلى كتلته, مثالية لتطبيقات الفضاء والتطبيقات السيارات.
• قابلية جيدة
  يمكن تشكيلها بسرعات عالية مع ارتداء أدوات أقل مقارنة بالمعادن الأخرى, تقليل وقت الإنتاج والتكلفة.
• تخميد اهتزاز ممتاز
  يمتص الاهتزازات بشكل طبيعي, جعلها ذات قيمة لقطع غيار السيارات والإلكترونيات.
• التدريع الكهرومغناطيسي المتفوق
  يمنع بشكل فعال التداخل الكهرومغناطيسي (إيمي), ضروري لمباني الأجهزة الإلكترونية.
• قابلية إعادة التدوير
  يمكن إعادة تدوير سبائك المغنيسيوم بالكامل مع الحد الأدنى من التدهور في الخصائص.
• التوافق الحيوي
  بعض سبائك المغنيسيوم (على سبيل المثال, ملغ - كا, Mg -Zn) قابلة للاستيعاب ومناسبة للزرع الطبي المؤقت.
• تحسن خصائص الصب
  مثالي للأجزاء المعقدة مع جدران رقيقة; تصلب أسرع من الألمنيوم.

قيود سبائك المغنيسيوم

• قابلية التآكل العالية
  بدون الطلاءات المناسبة أو السبائك, يتآكل المغنيسيوم بسهولة - خاصة في بيئات المياه المالحة.
• ليونة محدودة درجة حرارة الغرفة
  عرضة للتكسير أثناء التكوين أو التأثير; تساعد صناعة السبائك والمعالجة الميكانيكية الحرارية في تخفيف هذا.
• خطر الاشتعال في شكل مسحوق
  غبار المغنيسيوم أو الرقائق الناعمة قابلة للاشتعال; يتطلب بروتوكولات صارمة للسلامة من الحرائق أثناء الآلات.
• تحدي لحام
  تكوين الأكسيد, المسامية, ويمكن أن يحدث التكسير أثناء اللحام; يتطلب تقنيات متخصصة (على سبيل المثال, تيج, لحام الاحتكاك).
• انخفاض مقاومة الزحف في درجات حرارة عالية
  يتحلل الأداء بشكل أسرع تحت الحرارة الطويلة والإجهاد مقارنةً بسبائك الألومنيوم أو التيتانيوم.
• تكلفة عناصر صناعة السبائك
  سبائك باستخدام عناصر أرضية نادرة (على سبيل المثال, نحن السلسلة) أو يمكن أن يكون الزركونيوم باهظ الثمن.

11. مقارنة سبائك المغنيسيوم مع المواد المتنافسة

ملكية / ميزة	سبائك المغنيسيوم	سبائك الألومنيوم	سبائك التيتانيوم	سبائك الزنك	هندسة البلاستيك
كثافة (جم/سم3)	~ 1.74	~ 2.70	~ 4.43	~ 6.6–7.1	~ 0.9-1.5
قوة الشد (MPa)	150-350	200-550	600-1000+	150-400	50-200
معامل يونغ (المعدل التراكمي)	~ 45	~ 70	~ 110	~ 85	~ 2-5
الموصلية الحرارية (ث / م · ك)	~ 60-160	~ 120-230	~ 7-16	~ 90-120	~ 0.2-0.5
مقاومة التآكل	فقير إلى معتدل	جيد مع الطلاء	ممتاز	معتدل	ممتاز
القدرة على التصنيع	ممتاز	جيد	فقير إلى معتدل	جيد جدًا	جيد
قابلية إعادة التدوير	ممتاز	ممتاز	معتدلة إلى جيدة	ممتاز	محدود (يعتمد على النوع)
التوافق الحيوي	ممتاز (درجات محددة)	جيد	ممتاز	فقير	يختلف على نطاق واسع
التكلفة لكل كجم (دولار أمريكي)	$2- 4 دولارات	$2- 5 دولارات	$20- 40 دولار	$1.5- 3 دولارات	$1- 10 دولارات (يختلف عن طريق البوليمر)
ميزة توفير الوزن	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	⭐⭐	⭐	⭐⭐⭐⭐⭐
قابلية الموت	ممتاز	جيد	فقير	ممتاز	لا يوجد

رؤى مقارنة رئيسية

• المغنيسيوم مقابل. الألومنيوم:
  سبائك المغنيسيوم أخف حوالي 35 ٪ من الألومنيوم وأسهل في الآلة, لكنها توفر قوة أقل وضعف مقاومة للتآكل ما لم تعالج.
  الألومنيوم لديه استقرار أفضل درجات الحرارة والاستخدام الأوسع في الفضاء.
• المغنيسيوم مقابل. التيتانيوم:
  توفر سبائك التيتانيوم قوة فائقة ومقاومة للتآكل ولكنها مكلفة للغاية ويصعب في الآلة.
  المغنيسيوم أخف بكثير وأرخص, ولكن ليست مناسبة للدليل العالي, بيئات ذات درجة حرارة عالية.
• الزنك مقابل. سبائك المغنيسيوم:
  سبائك الزنك أثقل وأكثر ثباتًا الأبعاد, مع قابلية ممتازة.
  المغنيسيوم أخف وزناً ومناسبًا للتطبيقات التي تحتاج إلى تقليل الوزن, على الرغم من المزيد من التآكل المعرض.
• المغنيسيوم مقابل. هندسة البلاستيك:
  المواد البلاستيكية أخف وزنا ومقاومة للتآكل ولكنها تفتقر إلى القوة الميكانيكية والأداء الحراري للمغنيسيوم.
  يقدم المغنيسيوم التدريع الكهرومغناطيسي بشكل أفضل وسلامة الهيكلية.

12. خاتمة

قطعت سبائك المغنيسيوم شوطًا طويلاً منذ تطورها الأولي, تتطور إلى فئة متعددة الاستخدامات من المواد مع مجموعة واسعة من التطبيقات.

مزيج فريد من الخصائص, مثل نسبة القوة إلى الوزن العالية, خصائص تخطي الاهتزاز, والدرع الكهرومغناطيسي, يجعلها ذات قيمة عالية في الصناعات التي تتراوح من الفضاء والسيارات إلى الإلكترونيات والطب.

لكن, لا تزال هناك حاجة إلى معالجة التحديات مثل حساسية التآكل والليونة المنخفضة لدرجة حرارة الغرفة.

من خلال جهود البحث والتطوير المستمر, تم إحراز تقدم كبير في مجالات مثل كيمياء السبائك, عمليات التصنيع, حماية السطح, والانضمام التقنيات.

كيمياء سبائك رواية, العلاجات السطحية المتقدمة, وتقدم تقنيات التصنيع الناشئة حلولاً واعدة للتغلب على هذه القيود وتوسيع نطاق التطبيق لسبائك المغنيسيوم.

 

الأسئلة الشائعة

ما هي سبائك المغنيسيوم?

سبائك المغنيسيوم معادن هيكلية خفيفة الوزن مصنوعة من خلال الجمع بين المغنيسيوم مع عناصر مثل الألومنيوم, الزنك, المنغنيز, والأرض نادرة.

أنها توفر انخفاضًا ممتازًا في الوزن ويستخدمون في السيارات, الفضاء الجوي, إلكترونيات, والمجالات الطبية.

هل سبائك المغنيسيوم أفضل من الألمنيوم?

يعتمد على التطبيق:

• المغنيسيوم هو ~ 33 ٪ أخف وزنا وأسهل في الآلة.
• الألومنيوم أقوى وأكثر مقاومة للتآكل.
  اختر المغنيسيوم ل احتياجات خفيفة الوزن, والألومنيوم ل القوة والمتانة.

ما هي أفضل سبائك المغنيسيوم?

تختلف سبيكة "الأفضل" حسب الصناعة. فيما يلي بعض أفضل الفنانين:

• AZ91D - سبيكة الصب الأكثر استخدامًا بقوة جيدة, مقاومة التآكل, والقدرة على الصب.
• ZK60 -سبيكة مطاربة عالية القوة تستخدم في مكونات الفضاء ورياضة رياضة السيارات.
• الإلكترون 21 / الإلكترونية WE43 -سبائك الأرض النادرة المتقدمة مع مقاومة زحف عالية والاستقرار الحراري للفضاء.
• AZ31B - متنوع القدرات, قابلة للحام, وتستخدم على نطاق واسع للصفائح المرفوفة والخروج.

هل سبائك المغنيسيوم أقوى من التيتانيوم?

لا. التيتانيوم أقوى بكثير وأكثر مقاومة للتآكل, ولكن أيضا أثقل وأكثر تكلفة. يستخدم المغنيسيوم عندما وفورات الوزن أهم من أقصى قوة.