1. Уводзіны
Магніевы сплаў - гэта металічны матэрыял на аснове магнію, з даданнем іншых элементаў для павышэння спецыфічных уласцівасцяў, такіх як трываласць, моцнасць, і ўстойлівасць да карозіі.
З шчыльнасцю прыбл 1.74 G/CM³, магній - самы лёгкі канструкцыйны метал, робіць яго сплавы вельмі прывабнымі для прымянення, дзе зніжэнне вагі з'яўляецца крытычным фактарам.
Гэтая характарыстыка прывяла да ўсплёску цікавасці ў розных галінах, у тым ліку аэракасмічнай, аўтамабільны, электроніка, і тавары народнага спажывання.
2. Што такое магніевы сплаў?
Магніевы сплаў складаецца з магнію (Мг) плюс да ~10 мас.% іншых элементаў (AL, Zn, Мн, рэдказямельныя элементы, і г.д.), прызначаны для паляпшэння механічных уласцівасцяў, Карозійнае паводзіны, і кастальнасць.
Так як магній - самы лёгкі канструкцыйны метал (шчыльнасць ≈ 1.75 G/CM³), яго сплавы знаходзяць важнае прымяненне ўсюды, дзе зніжэнне вагі і гашэнне вібрацыі маюць першараднае значэнне,
пачынаючы ад аўтамабільных кампанентаў да аэракасмічных структур і партатыўнай электронікі.
Першасныя легіруючыя элементы
| Легувы элемент | Тыповы змест | Асноўная роля |
| Алюміній (AL) | 1–9 мас.% | Умацоўвае праз асадак Mg₁₇Al₁₂; паляпшае ліцейнасць і ўстойлівасць да карозіі ў серыі AZ |
| Цынк (Zn) | 0.3–2 мас.% | Спрыяе ўзроставай загартоўвання; павышае супраціў паўзучасці пры падвышаных тэмпературах |
| Марганец (Мн) | 0.1–1 мас.% | Ачышчае прымешкі жалеза для павышэння агульнай антыкаразійнай здольнасці |
| Рэдкія зямлі (Паўтона) | 1–5 мас % | Удакладніць збожжавую структуру; стабілізаваць фазы з падвышанай тэмпературай у серыі WE |
| Цырконій (Zr) | 0.1–0,5 мас.% | Дзейнічае як ачышчальнік зерня ў дэфармаваных сплавах, павышэнне пластычнасці і трываласці |
3. Асноўныя сямейства магніевых сплаваў
| Сям'я | Ключавы сплаў | Склад (прыбл.) | Характарыстыкі | Тыповае выкарыстанне |
| Серыя AZ | AZ31, AZ61, AZ91 | Mg–Al (3–9 %), Zn (1 %) | Выдатная пластычнасць (AZ31); высокая трываласць ліцця (AZ91) | Аўтамабільныя панэлі, каркасы цела |
| Серыя AM | AM60, AM80 | Mg–Al (6–8 %), Мн (0.2 %) | Добрая прадукцыйнасць ліцця пад ціскам, Умераная пластычнасць | Літыя пад ціскам корпуса, рулявыя колы |
| Серыя МЫ | WE43 | Mg–Y (4 %), Паўтона (3 %), Zn | Выдатная трываласць пры высокіх тэмпературах і супраціў паўзучасці | Аэракасмічныя структурныя кампаненты |
| МРТ-бяспечна | QE22, QE26 | Mg–Zn–Ca або Mg–Zn–Ca–Sr | Кантраляваныя хуткасці карозіі; біясумяшчальны | Биорезорбируемые медыцынскія імплантаты |
| Электронныя™ | Электронныя 21, Электронныя 675 | Mg–RE (3–10 %), Zn | Кантэнт з высокім узроўнем RE для экстрэмальных умоў | Ваенная тэхніка, высокатэмпературны інструмент |
4. Фізічныя ўласцівасці магніевых сплаваў
Магніевыя сплавы спалучаюць унікальны набор фізічных характарыстык -звышлёгкай шчыльнасці, ўмераная цепла- і электраправоднасць, і выдатнае гашэнне вібрацыі-што адрознівае іх як ад чорных, так і ад іншых каляровых металаў.
Асноўныя фізічныя ўласцівасці з першага погляду
| Маёмасць | AZ31 | WE43 | Алюміній 6061-T6 | Тытан Ti-6Al-4V |
| Шчыльнасць (G/CM³) | 1.77 | 1.80 | 2.70 | 4.43 |
| Дыяпазон плаўлення (° С) | 630 - 650 | 645 - 665 | 580 - 650 | 1 600 - 1 650 |
| Цеплаправоднасць (W/m · k) | 72 | 60 | 155 | 7 |
| Электраправоднасць (% IACS) | 40 | 35 | 45 | 1.2 |
| Эластычны модуль (Балон) | 45 | 42 | 69 | 110 |
| Ёмістасць амартызацыі | Выдатны | Выдатны | Умераны | Нізкі |
| Магнітныя паводзіны | Немагнітныя | Немагнітныя | Немагнітныя | Парамагнітны |
5. Механічныя ўласцівасці магніевых сплаваў
Магніевыя сплавы забяспечваюць пераканаўчае спалучэнне моц, пластычнасць, і Устойлівасць да стомленасці—атрыбуты, якія інжынеры выкарыстоўваюць у залежнасці ад вагі, высокапрадукцыйныя прыкладанні.
Параўнальныя механічныя дадзеныя
| Маёмасць | AZ31-H24 | AZ91-HP | WE43-T6 | AZ61 | Адзінка |
| Трываласць на расцяжэнне (Rm) | 260 | 200 | 280 | 240 | МПА |
| Сіла выхаду (Rp0.2) | 145 | 110 | 220 | 170 | МПА |
| Падаўжэнне на перапынку (А) | 12 | 5 | 8 | 10 | % |
| Сіла стомленасці (10⁷ Цыклы) | ~95 | ~70 | ~ 120 | ~85 | МПА |
| Брынэл цвёрдасць (Hb) | 60 | 55 | 80 | 65 | Hb |
6. Карозійнае паводзіны & Павярхоўная абарона
Уласныя тэндэнцыі да карозіі ў розных асяроддзях
Магній - вельмі рэакцыйны метал, а магніевыя сплавы маюць уласцівую тэндэнцыю да карозіі ў многіх асяроддзях.
У прысутнасці вільгаці і кіслароду, магній рэагуе з адукацыяй гідраксіду магнію на паверхні.
Аднак, гэты пачатковы пласт з'яўляецца кіпрым і не абараняе эфектыўна асноўны метал.
У асяроддзі салёнай вады, магніевыя сплавы падвяргаюцца карозіі яшчэ хутчэй з-за прысутнасці іёнаў хларыду, які можа пранікаць праз павярхоўную плёнку і паскараць працэс карозіі.
Механізмы гальванічнай і кропкавай карозіі
Точкавая карозія:
Пітынг адбываецца, калі павярхоўная плёнка на магніевым сплаве лакальна парушаецца, што дазваляе металу падвяргацца хуткай карозіі на невялікіх участках.
Іёны хларыду асабліва эфектыўныя для ініцыявання кропкавай карозіі ў магніевых сплавах. Пасля таго, як утворыцца яма, ён можа расці глыбей і шырэй, патэнцыйна можа прывесці да няспраўнасці кампанентаў.
Гальванічная карозія:
Калі магніевыя сплавы кантактуюць з больш высакароднымі металамі (напрыклад, медзь, нік, або з нержавеючай сталі) у электраліце (напрыклад, вада або салёная вада), можа адбыцца гальванічная карозія.
Магній, будучы больш электрапазітыўным, дзейнічае як анод і пераважна падвяргаецца карозіі, у той час як больш высакародны метал дзейнічае як катод.
Гэты тып карозіі можа быць зменшаны належным дызайнам, напрыклад, пазбяганне прамога кантакту паміж рознымі металамі або выкарыстанне ізаляцыйных матэрыялаў.
Агульныя ахоўныя метады лячэння: Анадыраванне (МАО), канверсійныя пакрыцця, арганічныя пакрыцця
Anodizing (MAO-Micro-Arc акіслення):
MAO - гэта тып працэсу анадавання, які ўтварае тоўшчы, цяжка, і поры аксідны пласт на паверхні магніевых сплаваў.
Гэты пласт забяспечвае добрую ўстойлівасць да карозіі, а таксама можа быць дадаткова герметызаваны або нанесены пакрыццём для паляпшэння яго ўласцівасцей.
Апрацаваныя МАО магніевыя сплавы выкарыстоўваюцца ў розных сферах прымянення, ад аўтамабільных кампанентаў да аэракасмічных частак.
Канверсійныя пакрыцця:
Канверсійныя пакрыцця, напрыклад храматныя канверсійныя пакрыцця (хоць выкарыстанне храмата паступова адмяняецца з-за экалагічных праблем)
і нехраматныя альтэрнатывы, ўтварыць тонкі, адгезійны пласт на паверхні магніевых сплаваў.
Гэтыя пакрыцця паляпшаюць каразійную ўстойлівасць, ствараючы бар'ер і змяняючы хімічны склад паверхні.
Арганічныя пакрыцця:
Арганічныя пакрыцця, уключаючы фарбы, парашковыя пакрыцця, і палімераў, шырока выкарыстоўваюцца для абароны магніевых сплаваў.
Яны ствараюць фізічны бар'ер супраць навакольнага асяроддзя, прадухіленне траплення вільгаці і агрэсіўных рэчываў на паверхню металу.
Арганічныя пакрыцця таксама могуць быць распрацаваны, каб мець пэўныя ўласцівасці, напрыклад, устойлівасць да ультрафіялету або хімічная ўстойлівасць, у залежнасці ад патрабаванняў прыкладання.
7. Выраб & Тэхніка апрацоўкі
Спосабы ліцця: ліццё пад высокім ціскам, пясок, інвестыцыя
Ліццё пад высокім ціскам:
Высокі ціск памерці кастынг з'яўляецца шырока выкарыстоўваным метадам вытворчасці кампанентаў з магніевага сплаву.
У гэтым працэсе, расплаўлены магніевы сплаў пад высокім ціскам падаецца ў паражніну формы для шматразовага выкарыстання.
Ён прапануе высокія паказчыкі вытворчасці, добрая дакладнасць памераў, і магчымасць вырабляць дэталі складанай формы з тонкімі сценкамі.
Гэта робіць яго прыдатным для масавай вытворчасці кампанентаў у аўтамабільнай і электроннай прамысловасці, напрыклад, блокі рухавікоў і карпусы смартфонаў.
Пясчанае ліццё:
Пясчанае ліццё прадугледжвае стварэнне паражніны формы ў пясчанай сумесі з дапамогай шаблону патрэбнай дэталі.
Затым расплаўлены магніевы сплаў заліваюць у форму. Ліццё ў пясок падыходзіць для вытворчасці буйнамаштабных дэталяў і дэталяў са складанай геаметрыяй, якія цяжка вырабіць іншымі метадамі ліцця.
Аднак, ён звычайна мае меншую дакладнасць памераў і аздабленне паверхні ў параўнанні з ліццём пад ціскам.
Інвестыцыйнае ліццё:
Інвестыцыйнае ліццё, Таксама вядомы як кастынг Lost-Wax, выкарыстоўваецца для вытворчасці высокадакладных дэталяў з магніевага сплаву са складанымі дэталямі.
Вырабляецца васковая мадэль дэталі, пакрыты керамічнай абалонкай, і воск растопліваецца.
Затым у атрыманую паражніну заліваюць расплаўлены магніевы сплаў.
Ліццё па выплавляемым мадэлям дазваляе вырабляць дэталі з выдатнай аздабленнем паверхні і дакладнасцю памераў, але гэта больш дарагі і працаёмкі працэс у параўнанні з ліццём пад ціскам і ліццём у пясок.
Кованая апрацоўка: скрутка, экструзія, сувы, моцная пластычная дэфармацыя (ECAP)
Пракатка:
Пракатка з'яўляецца звычайнай апрацоўкай магніевых сплаваў. Яе можна праводзіць пры пакаёвай тэмпературы (халодная пракатка) або пры падвышаных тэмпературах (гарачая пракатка).
Халодная пракатка паляпшае трываласць і цвёрдасць сплаву, але зніжае яго пластычнасць, у той час як гарачая пракатка дазваляе лепш фармавацца.
Катаныя лісты з магніевага сплаву выкарыстоўваюцца ў такіх галінах кузава аўтамабіляў і карпусах электронных прылад.
Экструзія:
Экструзія прадугледжвае правядзенне нарыхтоўкі з магніевага сплаву праз штамп для атрымання суцэльнага профілю з фіксаваным папярочным перасекам.
Гэты працэс падыходзіць для стварэння такіх вырабаў, як стрыжні, трубы, і розных структурных профіляў.
Вырабы з экструдаванага магніевага сплаву выкарыстоўваюцца ў касманаўтыцы, аўтамабільны, і іншыя галіны, дзе патрабуюцца лёгкія і высокатрывалыя кампаненты.
Сувы:
Коўка - гэта працэс, пры якім магніевага сплаву надаюць форму шляхам прымянення сіл сціску, звычайна выкарыстоўваюць малаткі або прэсы.
Паляпшае механічныя ўласцівасці сплаву за кошт удакладнення зярністай структуры і ліквідацыі ўнутраных дэфектаў.
Каваныя дэталі з магніевага сплаву выкарыстоўваюцца ў найважнейшых прылажэннях, такіх як аэракасмічныя структурныя кампаненты і высокапрадукцыйныя аўтамабільныя дэталі.
Моцная пластычная дэфармацыя (ECAP-раўнаканальны кутні націск):
ECAP - гэта адносна новы метад апрацоўкі магніевых сплаваў. Яна ўключае ў сябе падвярганне сплаву пластычнай дэфармацыі вялікіх дэфармацый без змены плошчы яго папярочнага перасеку.
ECAP можа ствараць вельмі дробназярністую мікраструктуру магніевых сплаваў, што прыводзіць да значнага паляпшэння механічных уласцівасцяў, такіх як трываласць і пластычнасць.
Перспектывы адытыўнай вытворчасці (SLM, EBM)
Селектыўнае лазернае плаўленне (SLM):
SLM - гэта адытыўная тэхніка вытворчасці, пры якой лазер выбарачна плавіць пласты парашка магніевага сплаву для стварэння трохмернай дэталі.
Ён прапануе патэнцыял для вырабу складанай геаметрыі з высокай дакладнасцю і можа выкарыстоўвацца для хуткага прататыпавання і вытворчасці кампанентаў на заказ.
Аднак, такія праблемы, як апрацоўка парашка, кантроль сітаватасці, і забеспячэнне механічных уласцівасцяў друкаваных частак павінны быць вырашаны.
Электронна-прамянёвая плаўка (EBM):
EBM выкарыстоўвае электронны прамень для плаўлення і зліцця слаёў парашка магніевага сплаву. Ён дзейнічае ў вакууме, што спрыяе зніжэнню акіслення і паляпшэнню якасці вырабляемых дэталяў.
EBM падыходзіць для вытворчасці буйнамаштабных кампанентаў і ў некаторых выпадках мае перавагу больш высокай хуткасці апрацоўкі ў параўнанні з SLM.
Апрацоўка, зварачныя праблемы, і рамонт зварных швоў
Апрацоўка:
Апрацоўка магніевых сплаваў з ЧПУ можа быць складанай з-за іх нізкай шчыльнасці і высокай рэакцыйнай здольнасці.
Яны маюць схільнасць да доўгага адукацыі, жылістыя габлюшкі падчас рэзкі, якія могуць перашкаджаць працэсу апрацоўкі.
Спецыяльныя рэжучыя прылады і прыёмы, напрыклад, выкарыстанне вострых інструментаў, Высокая хуткасць рэзкі, і належная астуджальная вадкасць, неабходныя для эфектыўнай апрацоўкі магніевых сплаваў.
Задачы па зварцы:
Зварка магніевых сплаваў складаная з-за іх высокай рэакцыйнай здольнасці, нізкая тэмпература плаўлення, і схільнасць да адукацыі аксідаў.
Такія праблемы, як сітаватасць, трэск, і страта механічных уласцівасцяў у зоне зваркі з'яўляюцца агульнымі.
Розныя тэхналогіі зваркі, напрыклад, лазерная зварка, Зварка TIG, MIG зварка, і зварка трэннем з перамешваннем, выкарыстоўваюцца для пераадолення гэтых праблем.
Рамонт зварных швоў:
Рамонт зварных швоў магніевых сплаваў патрабуе дбайнай падрыхтоўкі і выкарыстання адпаведных працэдур зваркі.
Працэс рамонту павінен гарантаваць, што механічныя ўласцівасці і каразійная стойкасць адрамантаванай вобласці аднаўляюцца да прымальнага ўзроўню.
8. Далучэнне & Сход
Вінжаванне (лазер, Зрадак, Мне) і цвёрдацельнай тэхнікі (зварка трэннем з перамешваннем)
Лазерная зварка:
Лазерная зварка забяспечвае высокую хуткасць апрацоўкі і вузкія зоны тэрмічнага ўздзеяння, што дапамагае звесці да мінімуму скажэнні і захаваць механічныя ўласцівасці магніевых сплаваў.
Аднак, гэта патрабуе дакладнага кантролю такіх параметраў, як магутнасць лазера, хуткасць зваркі, і факальнае становішча.
У даследаванні лазернай зваркі магніевага сплаву AZ31, Правільны выбар параметраў прывёў да злучэнняў з трываласцю на расцяжэнне да 85% трываласці асноўнага металу.
Зрадак (Інертны газ вальфраму) вінжаванне:
Зварка TIG забяспечвае добры кантроль над працэсам зваркі, дазваляе вырабляць высакаякасныя зварныя швы. Ён падыходзіць для кампанентаў з танкасценных магніевых сплаваў.
Аднак, ён мае адносна нізкія хуткасці зваркі і патрабуе кваліфікаваных аператараў. Газавая абарона ад аргону вельмі важная для прадухілення акіслення падчас TIG-зваркі магніевых сплаваў.
Мне (Металічны інертны газ) вінжаванне:
Зварка MIG - гэта больш аўтаматызаваны і хуткі працэс у параўнанні з зваркай TIG, што робіць яго прыдатным для масавай вытворчасці.
У ім выкарыстоўваецца расходны драцяны электрод, які таксама можа ўводзіць легіруючыя элементы для паляпшэння якасці зваркі.
Але, гэта можа вырабляць больш пырскаў і патрабуе дбайнай налады параметраў для забеспячэння добрага плаўлення.
Зварка трэннем з перамешваннем (ЖСБ):
FSW - гэта цвёрдацельны метад зваркі, які вельмі перспектыўны для магніевых сплаваў.
Ён выпрацоўвае цяпло праз трэнне паміж верціцца інструментам і нарыхтоўкай, без расплаўлення матэрыялу.
Гэта прыводзіць да зварных швоў з выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі, нізкая сітаватасць, і добрая ўстойлівасць да карозіі.
FSW усё часцей выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай і аўтамабільнай прамысловасці для злучэння кампанентаў з магніевага сплаву, асабліва для буйнамаштабных канструкцый, дзе традыцыйныя метады зваркі плаўленнем могуць выклікаць значныя скажэнні.
Меркаванні паяння і паяння
Пайка і пайка магніевых сплаваў патрабуе ўважлівага выбару прысадак і флюсаў.
Тэмпература плаўлення напаўняльніка павінна быць ніжэй, чым у магніевага сплаву, каб забяспечыць належнае злучэнне без расплаўлення асноўнага металу.
Флюсы выкарыстоўваюцца для выдалення аксідаў паверхні і спрыяння змочванню.
Напрыклад, для магніевых сплаваў можна выкарыстоўваць прыпоі на аснове срэбра, але яны патрабуюць спецыяльных флюсаў для прадухілення акіслення ў працэсе паяння.
Пайка, З іншага боку, больш падыходзіць для злучэння танкасценных або малагабарытных кампанентаў з магніевага сплаву.
Звычайна выкарыстоўваюцца прыпоі на аснове волава з адпаведнымі флюсамі, але трываласць злучэння звычайна ніжэй у параўнанні з пайкай і зваркай.
Стратэгіі клею і механічнага мацавання
Механічнае мацаванне:
Механічныя метады мацавання, такія як шрубы, балты, і заклёпкі звычайна выкарыстоўваюцца для злучэння кампанентаў з магніевага сплаву.
Пры выкарыстанні шруб і нітаў, часта аддаюць перавагу саморезы, паколькі магніевыя сплавы адносна мяккія.
Аднак, варта пазбягаць празмернага зацягвання, каб прадухіліць зачыстку ніткі або парэпанне матэрыялу.
Заклёпкі могуць забяспечыць трывалыя і надзейныя злучэнні, асабліва ў прыкладаннях, дзе прысутнічаюць вібрацыя і сілы зруху.
Склейванне клеем:
Клеевае злучэнне дае некалькі пераваг для магніевых сплаваў, у тым ліку здольнасць злучаць розныя матэрыялы, паменшыць канцэнтрацыю стрэсу, і забяспечваюць гладкую паверхню.
Клеі на эпаксіднай аснове атрымалі шырокае прымяненне дзякуючы высокай трываласці і добрай хімічнай устойлівасці.
Падрыхтоўка паверхні мае вырашальнае значэнне для паспяховага склейвання клею.
Такія працэсы, як пескоструйная апрацоўка, хімічнае тручэнне, і нанясенне грунтоўкі можа палепшыць адгезію паміж клеем і паверхняй магніевага сплаву.
У салонах аўтамабіляў, злепленыя кампаненты з магніевага сплаву могуць паменшыць вагу і ўзровень шуму.
9. Асноўныя вобласці прымянення магніевага сплаву
Магніевыя сплавы цэняцца ў многіх галінах прамысловасці за іх выключнае суадносіны трываласці і вагі, электрамагнітнае экранаванне, і виброгасящие характарыстыкі.
Як самы лёгкі канструкцыйны метал (шчыльнасць ~1,74 г/см³), яны ўсё часцей замяняюць больш цяжкія матэрыялы, такія як сталь і нават алюміній, у прылажэннях, адчувальных да вагі.
Аўтамабільная прамысловасць
Аўтамабільны сектар - гэта найбуйнейшы спажывец з магніевых сплаваў, абумоўлены глабальнымі мэтамі эфектыўнасці паліва і скарачэння выкідаў.
Асноўныя прыкладанні:
- Кампаненты трансмісіі: Карпусы перадач, картэры счаплення, масленкі
- Шасі і падвеска: Папярочныя члены, рулявыя колы, педалі тормазу
- Часткі цела: Прыборныя панэлі, каркасы сядзенняў, дахавыя панэлі (рулонныя лісты Mg)
Аэракасмічная
Нізкая шчыльнасць магнію, добрая калянасць, і выдатная апрацоўваемасць робяць яго прыдатным для аэракасмічных кампанентаў, дзе эканомія вагі мае вырашальнае значэнне.
Прыкладанне:
- Інтэр'еры самалётаў: Каркасы сядзенняў, накладныя бакі, падлогавыя панэлі
- Канструкцыі планера: Верталётныя скрынкі перадач, панэлі доступу крыла
- Сістэмы абароны: Дрон (БЛА) планеры
Электроніка & Спажывецкія прылады
Прапанова магніевых сплаваў EMI экранаванне, Выдатная цеплаправоднасць, і лёгкі - ідэальна падыходзіць для кампактных, тэрмаадчувальныя прылады.
Тыповае выкарыстанне:
- Ноўтбук & шасі планшэта
- Чахлы для смартфонаў
- Корпусы камер
- Астуджальныя корпуса для высокапрадукцыйных сервераў і маршрутызатараў
Медыцынскія прыкладання
Біясумяшчальныя магніевыя сплавы, асабліва Mg–Ca і Mg–Zn сістэмы, здзяйсняюць рэвалюцыю рассмоктваюцца медыцынскія імплантаты.
Прыклады:
- Артапедычныя шрубы і пласціны (рассмоктваюцца на працягу 12-24 месяцаў)
- Стэнты сардэчна-сасудзістай сістэмы
- Скаффолды для тканкавай інжынерыі
Архітэктурнае і прамысловае абсталяванне
Магній выкарыстоўваецца ў асобных структурных і функцыянальных кампанентах, якія патрабуюць лёгкі, устойлівы да карозіі выкананне:
- Дзвярныя ручкі, завесы, і замкі
- Корпусы электраінструментаў
- Канструкцыйныя апоры для ліфтаў і эскалатараў
Спартыўныя тавары & Лад жыцця прадукты
Магніевыя сплавы знаходзяць усё большае прымяненне ў спартыўныя тавары прэміум-класа, дзе прадукцыйнасць, Устойлівасць да стомленасці, і вага мае значэнне.
Агульныя прадметы:
- Веласіпедныя рамы і колы
- Тэнісныя ракеткі і галоўкі клюшак для гольфа
- Абсталяванне для стральбы з лука і рыбалоўныя шпулькі
- Аправы для сонцаахоўных ачкоў, валізкі, і партфелі
Марская & Выкарыстанне па-за шашы
У той час як магній рэагуе на салёную ваду, ахоўныя пакрыцця і легіраванне дазволіць яго выкарыстанне ў:
- Рулі лодкі і рамы сядзенняў
- Кампаненты пазадарожных аўтамабіляў (Квадрацыклы, снегаходы)
- Ваенныя марскія часткі с канструкцыі ахвярнага анода
10. Перавагі & Абмежаванні магніевага сплаву
Перавагі магніевых сплаваў
- Звышлёгкі
Магній - гэта самы лёгкі канструкцыйны метал (~1,74 г/см³), ~33% лягчэй, чым алюміній і 75% лягчэй сталі. - Высокае стаўленне трываласці да вагі
Прапануе выдатныя механічныя характарыстыкі адносна сваёй масы, ідэальна падыходзіць для аэракасмічнай і аўтамабільнай прамысловасці. - Добрая апрацоўка
Можа апрацоўвацца на высокіх хуткасцях з меншым зносам інструмента ў параўнанні з іншымі металамі, скарачэнне часу вытворчасці і кошту. - Выдатнае гашэнне вібрацыі
Натуральна паглынае вібрацыю, што робіць яго каштоўным для аўтамабільных дэталяў і электронікі. - Палепшанае электрамагнітнае экранаванне
Эфектыўна блакуе электрамагнітныя перашкоды (EMI), важны для карпусоў электронных прылад. - Перапрацоўка
Магніевыя сплавы цалкам паддаюцца перапрацоўцы з мінімальным пагаршэннем уласцівасцяў. - Біясумяшчальнасць
Некаторыя магніевыя сплавы (e.g., Mg–Ca, Mg–Zn) рассмоктваюцца і падыходзяць для часовых медыцынскіх імплантатаў. - Палепшаныя характарыстыкі ліцця пад ціскам
Ідэальна падыходзіць для дэталяў складанай формы з тонкімі сценкамі; больш хуткае застыванне, чым алюміній.
Абмежаванні магніевых сплаваў
- Высокая схільнасць да карозіі
Без належнага пакрыцця або сплаву, магній лёгка падвяргаецца карозіі, асабліва ў салёнай вадзе. - Абмежаваная пластычнасць пры пакаёвай тэмпературы
Схільны да парэпання падчас фармоўкі або ўдару; легіраванне і тэрмамеханічная апрацоўка дапамагаюць змякчыць гэта. - Рызыка ўзгарання ў выглядзе парашка
Магніевы пыл або дробная стружка вогненебяспечныя; патрабуе строгіх пратаколаў пажарнай бяспекі падчас апрацоўкі. - Складаная зварваемасць
Адукацыя аксіду, сітаватасць, і расколіны могуць узнікнуць падчас зваркі; патрабуе спецыяльных метадаў (e.g., Зрадак, зварка трэннем з перамешваннем). - Больш нізкая супраціўляльнасць паўзучасці пры высокіх тэмпературах
Прадукцыйнасць пагаршаецца хутчэй пры працяглай тэмпературы і нагрузцы ў параўнанні з алюмініевымі або тытанавымі сплавамі. - Кошт легіруючых элементаў
Сплавы з выкарыстаннем рэдказямельных элементаў (e.g., МЫ-серыял) або цырконій можа быць дарагім.
11. Параўнанне магніевых сплаваў з канкуруючымі матэрыяламі
| Маёмасць / Рыса | Magnesium Alloys | Aluminum Alloys | Titanium Alloys | Цынкавыя сплавы | Інжынерныя пластмасы |
| Шчыльнасць (G/CM³) | ~1,74 | ~2,70 | ~4.43 | ~6,6–7,1 | ~0,9–1,5 |
| Трываласць на расцяжэнне (МПА) | 150–350 | 200–550 | 600–1000+ | 150–400 | 50–200 |
| Модуль Янга (Балон) | ~45 | ~70 | ~110 | ~85 | ~2–5 |
| Цеплаправоднасць (W/m · k) | ~60–160 | ~120–230 | ~7–16 | ~90–120 | ~0,2–0,5 |
| Каразія супраціву | Ад дрэннага да сярэдняга | Добра з пакрыццямі | Выдатны | Умераны | Выдатны |
| Апрацоўка | Выдатны | Добры | Ад дрэннага да сярэдняга | Вельмі добра | Добры |
| Перапрацоўка | Выдатны | Выдатны | Ад сярэдняга да добрага | Выдатны | Абмежаваны (залежыць ад тыпу) |
| Біясумяшчальнасць | Выдатны (канкрэтныя адзнакі) | Добры | Выдатны | Бедны | Вар'іруецца ў шырокіх межах |
| Кошт за кг (даляраў ЗША) | $2– 4 даляры | $2– 5 даляраў | $20– 40 даляраў | $1.5– 3 даляры | $1– 10 даляраў (адрозніваецца ў залежнасці ад палімера) |
| Перавага эканоміі вагі | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| Ліццё пад ціскам | Выдатны | Добры | Бедны | Выдатны | Н/а |
Асноўныя параўнальныя звесткі
- Магній супраць. Алюміній:
Магніевыя сплавы на ~35% лягчэйшыя за алюмініевыя і іх лягчэй апрацоўваць, але яны забяспечваюць меншую трываласць і меншую ўстойлівасць да карозіі, калі іх не апрацаваць.
Алюміній мае лепшую ўстойлівасць да высокіх тэмператур і больш шырокае прымяненне ў аэракасмічнай сферы. - Магній супраць. Тытан:
Тытанавыя сплавы забяспечваюць выдатную трываласць і ўстойлівасць да карозіі, але надзвычай дарагія і складаныя ў апрацоўцы.
Магній значна лягчэй і танней, але не падыходзіць для моцнага стрэсу, асяроддзя з высокай тэмпературай. - Цынк супраць. Magnesium Alloys:
Цынкавыя сплавы больш цяжкія і больш стабільныя па памерах, з выдатнай ліцейнасцю.
Магній лягчэйшы і лепш падыходзіць для прымянення, якое патрабуе зніжэння вагі, хоць больш схільныя карозіі. - Магній супраць. Інжынерныя пластмасы:
Пластык больш лёгкі і ўстойлівы да карозіі, але яму не хапае механічнай трываласці і цеплавых характарыстык магнію.
Магній забяспечвае лепшае электрамагнітнае экранаванне і структурную цэласнасць.
12. Conclusion
Магніевыя сплавы прайшлі доўгі шлях з моманту іх першапачатковай распрацоўкі, ператварыўшыся ў універсальны клас матэрыялаў з шырокім спектрам прымянення.
Іх унікальнае спалучэнне уласцівасцяў, напрыклад, высокае стаўленне трываласці да вагі, виброгасящие характарыстыкі, і электрамагнітнае экранаванне, робіць іх вельмі каштоўнымі ў розных галінах прамысловасці - ад аэракасмічнай і аўтамабільнай да электронікі і медыцыны.
Аднак, яшчэ трэба вырашыць такія праблемы, як схільнасць да карозіі і пластычнасць пры нізкай пакаёвай тэмпературы.
Дзякуючы пастаянным даследаванням і распрацоўкам, значны прагрэс быў дасягнуты ў такіх галінах, як хімія сплаваў, Вытворчыя працэсы, абарона паверхні, і метады злучэння.
Новы хімічны склад сплаваў, перадавая апрацоўка паверхні, і новыя тэхналогіі вытворчасці прапануюць перспектыўныя рашэнні для пераадолення гэтых абмежаванняў і далейшага пашырэння сферы прымянення магніевых сплаваў.
FAQ
Што такое магніевыя сплавы?
Магніевыя сплавы - гэта лёгкія канструкцыйныя металы, якія вырабляюцца спалучэннем магнію з такімі элементамі, як алюміній, цынк, марганец, і рэдкія зямлі.
Яны забяспечваюць выдатнае зніжэнне вагі і выкарыстоўваюцца ў аўтамабільнай прамысловасці, аэракасмічная, электроніка, і медыцынскіх галінах.
Магніевы сплаў лепш, чым алюміній?
Залежыць ад прымянення:
- Магній на ~33% лягчэй і прасцей у апрацоўцы.
- Алюміній больш трывалы і ўстойлівы да карозіі.
Выберыце магній для лёгкія патрэбы, і алюміній для трываласць і даўгавечнасць.
Які лепшы магніевы сплаў?
«Лепшы» сплаў адрозніваецца ў залежнасці ад галіны. Вось некалькі лепшых выканаўцаў:
- AZ91D – Найбольш часта выкарыстоўваецца ліцейны сплаў з добрай трываласцю, Каразія супраціву, і кастальнасць.
- ZK60 – Высокатрывалы каваны сплаў, які выкарыстоўваецца ў аэракасмічных і аўтаспортыўных кампанентах.
- Электронныя 21 / Электронны WE43 – Удасканаленыя рэдказямельныя сплавы з высокай устойлівасцю да паўзучасці і тэрмічнай стабільнасцю для аэракасмічнай прамысловасці.
- AZ31B – Універсальны, зварваецца, і шырока выкарыстоўваецца для рулоннага ліста і экструзіі.
Магніевы сплаў мацнейшы за тытан?
Ніякі. Тытан нашмат трывалей і больш устойлівы да карозіі, але таксама цяжэй і даражэй. Магній выкарыстоўваецца пры эканомія вагі важней, чым максімальная трываласць.
