آلیاژ منیزیم: خواص, پردازش, برنامه های کاربردی

1. مقدمه

آلیاژ منیزیم یک ماده فلزی است که در درجه اول مبتنی بر منیزیم است, با افزودن سایر عناصر برای تقویت خواص خاص مانند قدرت, دوام, و مقاومت در برابر خوردگی.

با چگالی تقریبا 1.74 g/cm³, منیزیم سبکترین فلز ساختاری است, آلیاژهای آن برای برنامه هایی که در آن کاهش وزن یک عامل مهم است بسیار جذاب است.

این ویژگی منجر به افزایش علاقه در صنایع مختلف شده است, از جمله هوافضا, خودرو, الکترونیک, و کالاهای مصرفی.

2. آلیاژ منیزیم چیست?

یک آلیاژ منیزیم از منیزیم تشکیل شده است (Mg) به علاوه حداکثر 10 ولت از عناصر دیگر (ال, روی, منگنز, زمین های نادر, و غیره), برای تقویت خصوصیات مکانیکی طراحی شده است, رفتار خوردگی, و قابلیت ریخته گری.

از آنجا که منیزیم سبکترین فلز ساختاری است (چگالی 1.75 g/cm³), آلیاژهای آن در هر کجا کاهش وزن و میرایی لرزش مهم است ، کاربردهای مهمی پیدا می کنند,

اعم از قطعات خودرو گرفته تا سازه های هوافضا و الکترونیک قابل حمل.

عناصر اصلی آلیاژ

عنصر آلیاژ	محتوای معمولی	نقش اصلی
آلومینیوم (ال)	1-9 درصد وزنی	از طریق رسوبات mg₁₇al₁₂ تقویت می شود; مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی در سری AZ را بهبود می بخشد
روی (روی)	0.3-2 درصد وزنی	سخت شدن سن را ترویج می کند; مقاومت خزش را در دمای بالا افزایش می دهد
منگنز (منگنز)	0.1-1 درصد وزنی	ناخالصی های آهن را برای تقویت عملکرد کلی خوردگی درج می کند
زمین های نادر (دوباره)	1-5 وات %	ساختار دانه; تثبیت مراحل درجه حرارت بالا در سری WE
زیرکونیوم (Zr)	0.1–0.5 درصد وزنی	به عنوان یک پالایشگاه دانه در آلیاژهای فرفورژه عمل می کند, بهبود انعطاف پذیری و سختی

3. خانواده های بزرگ آلیاژ منیزیم

خانواده	آلیاژ کلیدی	ترکیب (تقریبا)	خصوصیات	کاربردهای معمولی
سریال	AZ31, AZ61, AZ91	MG -AL (3–9 %), روی (1 %)	شکل گیری عالی (AZ31); قدرت بازیگران بالا (AZ91)	پانل های خودرو, قاب های بدن
سریال من	am60, am80	MG -AL (6–8 %), منگنز (0.2 %)	عملکرد خوب و ریخته گری, انعطاف پذیری متوسط	خانه های مبهم, چرخ
ما سری	WE43	Mg -Y (4 %), دوباره (3 %), روی	قدرت عالی درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر خزش	اجزای ساختاری هوافضا
از MI-SAFE	QE22, WAS26	mg -zn -ca یا mg -zn -ca -sr	نرخ خوردگی کنترل شده; زیست سازگار	ایمپلنت های پزشکی قابل حمل
یار™	یار 21, یار 675	MG -re (3–10 %), روی	محتوای بالا تجاری تجاری برای محیط های شدید	سخت افزار نظامی, ابزار با سرعت بالا

4. خصوصیات بدنی آلیاژهای منیزیم

آلیاژهای منیزیم مجموعه ای منحصر به فرد از خصوصیات فیزیکی را ترکیب می کنند -تراکم فوق العاده سبک, هدایت حرارتی و الکتریکی متوسط, و میرایی لرزش عالی-که آنها را از هر دو فلز آهنی و دیگر متمایز می کند.

خصوصیات بدنی کلیدی در یک نگاه

اموال	AZ31	WE43	آلومینیوم 6061-T6	تیتانیوم TI-6AL-4V
تراکم (g/cm³)	1.77	1.80	2.70	4.43
دامنه ذوب (درجه سانتی گراد)	630 – 650	645 – 665	580 – 650	1 600 – 1 650
هدایت حرارتی (W/m·K)	72	60	155	7
رسانایی الکتریکی (% IACS)	40	35	45	1.2
مدول الاستیک (GPa)	45	42	69	110
ظرفیت میرایی	عالی	عالی	متوسط	کم
رفتار مغناطیسی	غیر مغناطیسی	غیر مغناطیسی	غیر مغناطیسی	پارامغناطیس

5. خصوصیات مکانیکی آلیاژهای منیزیم

آلیاژهای منیزیم ترکیبی قانع کننده را ارائه می دهند قدرت, شکل پذیری, و مقاومت در برابر خستگی-از این که مهندسان در وزن حساس به وزن استفاده می کنند, برنامه های کاربردی با کارایی بالا.

داده های مکانیکی مقایسه ای

اموال	AZ31-H24	AZ91 اسب بخار	WE43-T6	AZ61	واحد
استحکام کششی (RM)	260	200	280	240	MPa
قدرت تسلیم (RP0.2)	145	110	220	170	MPa
ازدیاد طول در شکست (الف)	12	5	8	10	%
قدرت خستگی (10⁷ چرخه)	95 پوند	70 پوند	120 پوند	85 پوند	MPa
سختی برینل (HB)	60	55	80	65	HB

6. رفتار خوردگی & حفاظت از سطح

گرایش های خوردگی ذاتی در محیط های مختلف

منیزیم یک فلز بسیار واکنش پذیر است, و آلیاژهای منیزیم تمایل ذاتی به خوردگی در بسیاری از محیط ها دارند.

در حضور رطوبت و اکسیژن, منیزیم واکنش نشان می دهد تا هیدروکسید منیزیم را روی سطح تشکیل دهد.

با این حال, این لایه اولیه متخلخل است و به طور مؤثر از فلز زیرین محافظت نمی کند.

در محیط های آب شور, آلیاژهای منیزیم به دلیل وجود یونهای کلرید حتی با سرعت بیشتری خوردند, که می تواند به فیلم سطح نفوذ کند و روند خوردگی را تسریع کند.

مکانیسم های خوردگی گالوانیک و گودال

خوردگی:

گودال هنگامی اتفاق می افتد که فیلم سطح روی آلیاژ منیزیم به صورت محلی مختل شود, اجازه می دهد فلز زیرین به سرعت در مناطق کوچک خوردگی شود.
یونهای کلرید به ویژه در شروع خوردگی گودال در آلیاژهای منیزیم مؤثر هستند. پس از تشکیل گودال, این می تواند عمیق تر و گسترده تر رشد کند, به طور بالقوه منجر به خرابی مؤلفه می شود.

خوردگی گالوانیک:

هنگامی که آلیاژهای منیزیم با فلزات نجیب تر در تماس هستند (مانند مس, نیکل, یا فولاد ضد زنگ) در یک الکترولیت (مانند آب یا آب شور), خوردگی گالوانیکی ممکن است رخ دهد.
منیزیم, الکتروپوزیت بیشتر, به عنوان آند عمل می کند و ترجیح می دهد, در حالی که فلز نجیب تر به عنوان کاتد عمل می کند.
این نوع خوردگی را می توان با طراحی مناسب کاهش داد, مانند اجتناب از تماس مستقیم بین فلزات متفاوت یا استفاده از مواد عایق.

درمان های محافظ مشترک: آندایز کردن (مائو), روکش های تبدیل, پوشش های ارگانیک

آندایز کردن (اکسیداسیون مائو میکرو-قوس):

مائو نوعی فرآیند آنودایزاسیون است که ضخیم را تشکیل می دهد, سخت, و لایه اکسید متخلخل بر روی سطح آلیاژهای منیزیم.
این لایه مقاومت به خوردگی خوبی را در اختیار شما قرار می دهد و همچنین می تواند برای تقویت خواص آن ، مهر و موم شده یا پوشش داده شود.
آلیاژهای منیزیم تحت درمان با مائو در برنامه های مختلف استفاده می شود, از اجزای خودرو گرفته تا قطعات هوافضا.

روکش های تبدیل:

روکش های تبدیل, مانند پوشش های تبدیل کرومات (اگرچه به دلیل نگرانی های زیست محیطی ، استفاده از کرومات در حال انجام است)
و گزینه های غیر کرومات, یک نازک تشکیل دهید, لایه چسبنده روی سطح آلیاژهای منیزیم.
این پوشش ها با تهیه سد و اصلاح شیمی سطح ، مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشند.

پوشش های ارگانیک:

پوشش های ارگانیک, از جمله رنگ, روکش پودری, و پلیمرها, به طور گسترده ای برای محافظت از آلیاژهای منیزیم استفاده می شود.
آنها یک مانع جسمی در برابر محیط زیست فراهم می کنند, جلوگیری از رسیدن رطوبت و مواد خورنده به سطح فلز.
پوشش های ارگانیک همچنین می توانند برای داشتن خواص خاص تدوین شوند, مانند مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش یا مقاومت شیمیایی, بسته به الزامات برنامه.

7. تولید & تکنیک های پردازش

روش های ریخته گری: ریخته گری با فشار بالا, شن و ماسه, سرمایه گذاری

ریخته گری با فشار بالا:

با فشار زیاد دایکستینگ روشی گسترده برای تولید اجزای آلیاژ منیزیم است.

در این فرآیند, آلیاژ منیزیم مذاب تحت فشار زیاد به یک حفره قالب قابل استفاده مجدد مجبور می شود.

نرخ تولید بالایی را ارائه می دهد, دقت ابعادی خوب, و توانایی تولید قطعات پیچیده به شکل با دیوارهای نازک.

این امر باعث می شود که برای اجزای تولید انبوه در صنایع خودرو و الکترونیک مناسب باشد, مانند بلوک های موتور و تلفن های هوشمند.

ریخته گری شن و ماسه:

ریخته گری شن و ماسه شامل ایجاد حفره قالب در مخلوط ماسه با استفاده از الگویی از قسمت مورد نظر است.

آلیاژ منیزیم مذاب سپس درون قالب ریخته می شود. ریخته گری شن و ماسه برای تولید قطعات و قطعات در مقیاس بزرگ با هندسه های پیچیده مناسب است که توسط سایر روش های ریخته گری تولید آن دشوار است.

با این حال, به طور کلی از دقت بعدی و سطح سطح پایین تر در مقایسه با ریخته گری مرده برخوردار است.

ریخته گری سرمایه گذاری:

ریخته گری سرمایه گذاری, همچنین به عنوان ریخته گری موم گم شده نیز شناخته می شود, برای تولید قطعات آلیاژ منیزیم با دقت بالا با جزئیات پیچیده استفاده می شود.

یک مدل موم قسمت ساخته شده است, پوشش داده شده با پوسته سرامیکی, و موم ذوب می شود.

آلیاژ منیزیم مذاب سپس در حفره حاصل ریخته می شود.

ریخته گری سرمایه گذاری امکان تولید قطعات را با دقت سطح عالی و دقت بعدی فراهم می کند, اما این یک فرآیند گرانتر و وقت گیر در مقایسه با ریخته گری و ریخته گری شن و ماسه است.

پردازش شده: نورد, اکستروژن, جعل, تغییر شکل پلاستیک شدید (حکله)

نورد:

نورد یک فرآیند متداول برای آلیاژهای منیزیم است. می توان آن را در دمای اتاق انجام داد (نورد سرد) یا در دمای بالا (نورد گرم).

نورد سرد باعث افزایش قدرت و سختی آلیاژ می شود اما انعطاف پذیری آن را کاهش می دهد, در حالی که نورد داغ امکان شکل گیری بهتر را فراهم می کند.

ورق های آلیاژ منیزیم نورد در برنامه هایی مانند پانل های بدنه خودرو و دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود.

اکستروژن:

اکستروژن شامل مجبور کردن یک بیل آلیاژ منیزیم از طریق قالب برای تولید یک پروفایل مداوم با یک مقطع ثابت است.

این فرآیند برای ایجاد محصولاتی مانند میله مناسب است, لوله, و پروفایل های ساختاری مختلف.

محصولات آلیاژ منیزیم اکسترود شده در هوافضا استفاده می شود, خودرو, و سایر صنایع که در آن اجزای سبک و با استحکام بالا مورد نیاز است.

آهنگری:

جعل فرایندی است که در آن یک آلیاژ منیزیم با استفاده از نیروهای فشاری شکل می گیرد, معمولاً با استفاده از چکش یا پرس.

این خصوصیات مکانیکی آلیاژ را با پالایش ساختار دانه و از بین بردن نقایص داخلی بهبود می بخشد.

قطعات آلیاژی منیزیم جعلی در کاربردهای مهم مانند اجزای ساختاری هوافضا و قطعات اتومبیل با کارایی بالا استفاده می شود.

تغییر شکل پلاستیک شدید (فشار زاویه ای کانال ECAP-Equal):

ECAP یک روش پردازش نسبتاً جدید برای آلیاژهای منیزیم است. این شامل قرار دادن آلیاژ در تغییر شکل پلاستیک بزرگ بدون تغییر در سطح مقطع آن است.

ECAP می تواند ریزساختار بسیار ریز دانه ای در آلیاژهای منیزیم تولید کند, منجر به پیشرفت های چشمگیر در خصوصیات مکانیکی مانند استحکام و انعطاف پذیری.

چشم انداز تولید افزودنی (SLM, EBM)

ذوب لیزری انتخابی (SLM):

SLM یک روش تولید افزودنی است که در آن لیزر به طور انتخابی لایه های پودر آلیاژ منیزیم را برای ساخت یک قسمت سه بعدی ذوب می کند.

این پتانسیل را برای تولید هندسه های پیچیده با دقت بالا فراهم می کند و می تواند برای نمونه سازی سریع و تولید اجزای سفارشی مورد استفاده قرار گیرد.

با این حال, چالش هایی مانند دست زدن به پودر, کنترل تخلخل, و تضمین ویژگی های مکانیکی قطعات چاپ شده باید مورد توجه قرار گیرد.

ذوب پرتو الکترونی (EBM):

EBM از یک پرتوی الکترون برای ذوب و فیوز لایه های پودر آلیاژ منیزیم استفاده می کند. در خلاء کار می کند, که به کاهش اکسیداسیون و بهبود کیفیت قطعات تولیدی کمک می کند.

EBM برای تولید اجزای در مقیاس بزرگ مناسب است و در بعضی موارد از سرعت پردازش سریعتر در مقایسه با SLM برخوردار است.

ماشین کاری, چالش های جوشکاری, و تعمیر جوش

ماشین کاری:

آلیاژهای منیزیم CNC به دلیل چگالی کم و واکنش زیاد آنها می تواند چالش برانگیز باشد.

آنها تمایل به شکل گیری طولانی دارند, تراشه های رشته ای در حین برش, که می تواند در فرآیند ماشینکاری تداخل داشته باشد.

ابزارها و تکنیک های برش ویژه, مانند استفاده از ابزارهای تیز, سرعت برش زیاد, و خنک کننده مناسب, برای دستگاه آلیاژهای منیزیم به طور مؤثر مورد نیاز هستند.

چالش های جوشکاری:

جوشکاری آلیاژهای منیزیم به دلیل واکنش زیاد آنها دشوار است, نقطه ذوب کم, و تمایل به تشکیل اکسیدها.

موضوعاتی مانند تخلخل, ترک خوردن, و از بین رفتن خواص مکانیکی در منطقه جوش شایع است.

تکنیک های مختلف جوشکاری, مانند جوش لیزر, جوشکاری TIG, جوشکاری MIG, و اصطکاک جوش زدن, برای غلبه بر این چالش ها استفاده می شود.

تعمیر جوش:

ترمیم جوش آلیاژهای منیزیم نیاز به آماده سازی دقیق و استفاده از روشهای مناسب برای جوشکاری دارد.

فرآیند تعمیر باید اطمینان حاصل کند که خصوصیات مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی منطقه تعمیر شده به یک سطح قابل قبول بازگردانده می شود.

8. پیوستن & مونتاژ

جوشکاری (لیزر, TIG, من) و تکنیک های حالت جامد (جوش زدن اصطکاک)

جوش لیزری:

جوشکاری لیزر پردازش با سرعت بالا و مناطق تحت تأثیر گرما را ارائه می دهد, که به به حداقل رساندن اعوجاج و حفظ خصوصیات مکانیکی آلیاژهای منیزیم کمک می کند.

با این حال, نیاز به کنترل دقیق پارامترهایی مانند قدرت لیزر دارد, سرعت جوشکاری, و موقعیت کانونی.

در یک مطالعه در مورد جوشکاری لیزر آلیاژ منیزیم AZ31, انتخاب پارامتر مناسب منجر به اتصالات با نقاط قوت کششی می شود 85% از قدرت فلزی پایه.

TIG (گاز بی اثر تنگستن) جوشکاری:

جوشکاری TIG کنترل خوبی بر روند جوشکاری فراهم می کند, امکان تولید جوش های با کیفیت بالا. برای اجزای آلیاژ منیزیم با دیواره نازک مناسب است.

با این حال, سرعت جوشکاری نسبتاً کمی دارد و به اپراتورهای ماهر نیاز دارد. محافظ گاز آرگون برای جلوگیری از اکسیداسیون در هنگام جوشکاری TIG آلیاژهای منیزیم ضروری است.

من (گاز بی اثر فلزی) جوشکاری:

جوشکاری MIG در مقایسه با جوشکاری TIG یک فرآیند خودکار و سریعتر است, مناسب برای تولید انبوه.

از یک الکترود سیم مصرفی استفاده می کند, که همچنین می تواند عناصر آلیاژ را برای بهبود کیفیت جوش معرفی کند.

اما, این ممکن است پراکنده تر تولید کند و برای اطمینان از همجوشی خوب نیاز به تنظیم دقیق پارامترها دارد.

جوش زدن اصطکاک (fsw):

FSW یک تکنیک جوشکاری حالت جامد است که وعده بزرگی برای آلیاژهای منیزیم نشان داده است.

این گرما را از طریق اصطکاک بین یک ابزار چرخان و قطعه کار ایجاد می کند, بدون ذوب مواد.

این منجر به جوش با خصوصیات مکانیکی عالی می شود, تخلخل کم, و مقاومت در برابر خوردگی خوب.

FSW به طور فزاینده ای در صنایع هوافضا و خودرو برای پیوستن به اجزای آلیاژ منیزیم استفاده می شود, به خصوص برای سازه های در مقیاس بزرگ که در آن روش های جوشکاری سنتی ممکن است باعث تحریف قابل توجهی شود.

ملاحظات تند و تیز و لحیم کاری

برزیل و لحیم کاری آلیاژهای منیزیم نیاز به انتخاب دقیق مواد و شار پرکننده دارد.

نقطه ذوب مواد پرکننده باید پایین تر از آلیاژ منیزیم باشد تا از پیوند مناسب بدون ذوب فلز پایه اطمینان حاصل شود.

از شار برای از بین بردن اکسیدهای سطح و ترویج مرطوب شدن استفاده می شود.

به عنوان مثال, فلزات پرکننده برقی مبتنی بر نقره را می توان برای آلیاژهای منیزیم استفاده کرد, اما آنها برای جلوگیری از اکسیداسیون در طی فرآیند برزیل به شار خاصی نیاز دارند.

لحیم کاری, از سوی دیگر, مناسب تر برای پیوستن به اجزای آلیاژ منیزیم با اندازه کوچک یا کوچک است.

شرکت های مبتنی بر قلع با شار مناسب معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند, اما استحکام مفصل به طور کلی در مقایسه با برقی و جوشکاری پایین تر است.

پیوند چسب و استراتژی های چفت مکانیکی

چفت مکانیکی:

روشهای چفت مکانیکی مانند پیچ ​​ها, پیچ و مهره, و از پرچ ها معمولاً برای پیوستن به اجزای آلیاژ منیزیم استفاده می شود.

هنگام استفاده از پیچ و پیچ, پیچ های خود ضربه زدن اغلب ترجیح داده می شوند زیرا آلیاژهای منیزیم نسبتاً نرم هستند.

با این حال, برای جلوگیری از سلب نخ یا ترک خوردن مواد ، باید از فشار بیش از حد جلوگیری شود.

پرچ ها می توانند اتصالات قوی و قابل اعتماد را فراهم کنند, به خصوص در برنامه هایی که نیروهای لرزش و برشی وجود دارند.

پیوند چسب:

پیوند چسب برای آلیاژهای منیزیم چندین مزیت دارد, از جمله توانایی پیوند مواد متفاوت, غلظت استرس را کاهش دهید, و یک سطح صاف را فراهم کنید.

از چسب های مبتنی بر اپوکسی به دلیل مقاومت بالا و مقاومت در برابر شیمیایی خوب استفاده می شود.

آماده سازی سطح برای پیوند موفقیت آمیز چسب بسیار مهم است.

فرآیندهایی مانند شن و ماسه, اچ شیمیایی, و کاربرد آغازگر می تواند چسبندگی بین چسب و سطح آلیاژ منیزیم را بهبود بخشد.

در برنامه های داخلی خودرو, اجزای آلیاژ منیزیم پیوند چسبیده می توانند وزن و سر و صدا را کاهش دهند.

9. برنامه های اصلی آلیاژ منیزیم

آلیاژهای منیزیم برای صنایع بی شماری برای آنها جایزه می گیرند نسبت قدرت به وزن استثنایی, محافظ الکترومغناطیسی, و خصوصیات لرزش.

به عنوان سبکترین فلز ساختاری (چگالی 1.74 گرم در سانتی متر مربع), آنها به طور فزاینده ای مواد سنگین تر مانند فولاد و حتی آلومینیوم را در کاربردهای حساس به وزن جایگزین می کنند.

صنعت خودرو

بخش خودرو بزرگترین مصرف کننده آلیاژهای منیزیم, هدایت شده توسط اهداف جهانی برای راندمان سوخت و کاهش انتشار.

برنامه های کاربردی کلیدی:

• اجزای پیشرانه: موارد نقدی, محفظه کلاچ, قابلمه نفتی
• شاسی و تعلیق: اعضاء, چرخ, پدال ترمز
• قسمتهای بدن: داشبورد, چارچوب صندلی, پانل های سقف (ورق های MG نورد)

هوافضا

چگالی کم منیزیم, سفتی خوب, و ماشینکاری عالی آن را برای اجزای هوافضا مناسب می کند صرفه جویی در وزن بسیار مهم است.

برنامه های کاربردی:

• فضای داخلی: قاب صندلی, سطل های بالای سر, پانل های کف
• ساختارهای فریم هوا: جعبه دنده هلیکوپتر, پانل های دسترسی بال
• سیستم های دفاعی: هواپیمای بدون سرنشین (پهپاد) خطوط هوایی

الکترونیک & دستگاههای مصرف کننده

آلیاژهای منیزیم ارائه می دهند EMI محافظ, هدایت حرارتی عالی, و سبک وزن - Ideal برای جمع و جور, دستگاه های حساس به گرما.

کاربردهای معمولی:

• لپ تاپ & شاسی قرص
• گوش های هوشمند
• محوطه دوربین
• محفظه های خنک کننده برای سرورهای با کارایی بالا و روترها

کاربردهای پزشکی

آلیاژهای منیزیم زیست سازگار, به خصوص MG -CA و mg -zn سیستم, انقلابی هستند ایمپلنت های پزشکی قابل استفاده.

نمونه ها:

• پیچ ها و صفحات ارتوپدی (بیش از 12-24 ماه از آن استفاده کنید)
• استنتهای قلبی عروقی
• داربستهای مهندسی بافت

سخت افزار معماری و صنعتی

منیزیم در مؤلفه های ساختاری و کاربردی انتخاب شده استفاده می شود سبک وزن, مقاوم در برابر خوردگی عملکرد:

• دستگیره های در, لولاها, و قفل
• محفظه برق برق
• پشتیبانی ساختاری برای آسانسورها و پله برقی ها

کالاهای ورزشی & محصولات سبک زندگی

آلیاژهای منیزیم به طور فزاینده ای در آن استفاده می شوند کالاهای ورزشی حق بیمه, کجا عملکرد, مقاومت در برابر خستگی, و ماده وزن.

موارد مشترک:

• قاب های دوچرخه و چرخ
• راکت های تنیس و سران گلف
• تجهیزات تیراندازی با کمان و قرقره ماهیگیری
• قاب های عینک آفتابی, چمدان, و دسته بندی ها

دریایی & استفاده خارج از بزرگراه

در حالی که منیزیم نسبت به آب نمکی واکنش پذیر است, پوشش های محافظ و هلیاژ استفاده از آن را در:

• چرخ های فرمان قایق و قاب صندلی
• اجزای وسیله نقلیه خارج از بزرگراه (ATV, اتومبیل برفی)
• قطعات دریایی نظامی با طرح های آند قربانی

10. مزایا & محدودیت های آلیاژ منیزیم

مزایای آلیاژهای منیزیم

• بسیار سبک وزن
  منیزیم است سبکترین فلز ساختاری (~ 1.74 گرم در سانتی متر مربع), 33 ~ سبک تر از آلومینیوم و 75% سبک تر از فولاد.
• نسبت قدرت به وزن بالا
  عملکرد مکانیکی بسیار خوبی نسبت به جرم آن ارائه می دهد, ایده آل برای هوافضا و برنامه های کاربردی خودرو.
• ماشینکاری خوب
  در مقایسه با سایر فلزات می توان با سرعت زیاد با سایش ابزار کمتری ماشینکاری کرد, کاهش زمان و هزینه تولید.
• میرایی لرزش عالی
  به طور طبیعی ارتعاشات را جذب می کند, آن را برای قطعات خودرو و الکترونیک ارزشمند می کند.
• محافظ الکترومغناطیسی برتر
  به طور موثری تداخل الکترومغناطیسی را مسدود می کند (EMI), برای محفظه دستگاه های الکترونیکی ضروری است.
• قابلیت بازیافت
  آلیاژهای منیزیم با حداقل تخریب در خواص کاملاً قابل بازیافت هستند.
• زیست سازگاری
  آلیاژهای منیزیم خاص (به عنوان مثال, MG -CA, mg -zn) قابل استفاده و مناسب برای ایمپلنت های پزشکی موقت است.
• خصوصیات ریخته گری
  ایده آل برای قطعات پیچیده با دیوارهای نازک; جامد سازی سریعتر از آلومینیوم.

محدودیت آلیاژهای منیزیم

• حساسیت به خوردگی بالا
  بدون پوشش مناسب یا آلیاژ, منیزیم به راحتی - به ویژه در محیط های آب شور -.
• انعطاف پذیری دمای اتاق محدود
  در هنگام شکل گیری یا ضربه مستعد ترک خوردگی است; آلیاژ و پردازش ترمومکانیکی به کاهش این امر کمک می کند.
• خطر اشتعال پذیری در فرم پودر
  گرد و غبار منیزیم یا تراشه های ریز قابل اشتعال است; در حین ماشینکاری به پروتکل های دقیق ایمنی در برابر آتش نیاز دارد.
• قابلیت جوشکاری به چالش کشیدن
  تشکیل اکسید, تخلخل, و ترک خوردگی می تواند در هنگام جوشکاری رخ دهد; به تکنیک های تخصصی نیاز دارد (به عنوان مثال, TIG, جوش زدن اصطکاک).
• مقاومت در برابر خزش پایین در دماهای بالا
  عملکرد در مقایسه با آلیاژهای آلومینیوم یا تیتانیوم سریعتر تحت گرما و استرس طولانی تر تخریب می شود.
• هزینه عناصر آلیاژ
  آلیاژها با استفاده از عناصر نادر زمین (به عنوان مثال, ما سری) یا زیرکونیوم می تواند گران باشد.

11. مقایسه آلیاژهای منیزیم با مواد رقیب

اموال / ویژگی	آلیاژهای منیزیم	آلیاژهای آلومینیوم	آلیاژهای تیتانیوم	آلیاژهای روی	مهندسی پلاستیک
تراکم (g/cm³)	1.74 پوند	2.70 پوند	4.43 پوند	6.6-7.1	~ 0.9-1.5
استحکام کششی (MPa)	150-350	200-550	600-1000+	150-400	50- 200
مدول یانگ (GPa)	45 پوند	70 پوند	110 پوند	85 پوند	2-5 پوند
هدایت حرارتی (W/m·K)	60-160 پوند	120-230 پوند	7-16 پوند	90-120 پوند	0.2-0.5
مقاومت در برابر خوردگی	فقیر تا متوسط	خوب با روکش	عالی	متوسط	عالی
ماشین کاری	عالی	خوب	فقیر تا متوسط	خیلی خوبه	خوب
قابلیت بازیافت	عالی	عالی	متوسط ​​به خوب	عالی	محدود (به نوع بستگی دارد)
زیست سازگاری	عالی (نمرات خاص)	خوب	عالی	بیچاره	بسیار متفاوت است
هزینه در هر کیلوگرم (دلار)	$2- 4 دلار	$2- 5 دلار	$20- 40 دلار	$1.5- 3 دلار	$1- 10 دلار (توسط پلیمر متفاوت است)
مزیت صرفه جویی در وزن	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	⭐⭐	⭐	⭐⭐⭐⭐⭐
قابلیت مرگ	عالی	خوب	بیچاره	عالی	N/A

بینش های تطبیقی ​​کلیدی

• منیزیم در مقابل. آلومینیوم:
  آلیاژهای منیزیم 35 ٪ پوند سبک تر از آلومینیوم هستند و ماشین آلات راحت تر هستند, اما آنها مقاومت کمتری و مقاومت در برابر خوردگی فقیرتر را ارائه می دهند مگر اینکه تحت درمان قرار گیرند.
  آلومینیوم دارای ثبات با دمای بالا و استفاده گسترده تر در هوافضا است.
• منیزیم در مقابل. تیتانیوم:
  آلیاژهای تیتانیوم مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی برتر را ارائه می دهند اما ماشین بسیار گران و دشوار هستند.
  منیزیم به طور قابل توجهی سبک تر و ارزان تر است, اما برای استرس بالا مناسب نیست, محیط های با دمای بالا.
• روی در مقابل. آلیاژهای منیزیم:
  آلیاژهای روی سنگین تر و از نظر ابعادی پایدار هستند, با قابلیت بازیگری عالی.
  منیزیم سبک تر است و برای برنامه های نیاز به کاهش وزن مناسب تر است, اگرچه بیشتر مستعد خوردگی است.
• منیزیم در مقابل. مهندسی پلاستیک:
  پلاستیک ها سبک تر و ضد خوردگی هستند اما از مقاومت مکانیکی و عملکرد حرارتی منیزیم برخوردار نیستند.
  منیزیم محافظ الکترومغناطیسی بهتر و یکپارچگی ساختاری را ارائه می دهد.

12. نتیجه گیری

آلیاژهای منیزیم از زمان توسعه اولیه آنها بسیار طولانی شده اند, در حال تبدیل شدن به یک کلاس متنوع از مواد با طیف گسترده ای از برنامه ها.

ترکیب منحصر به فرد آنها از خواص, مانند نسبت استحکام به وزن بالا, خصوصیات لرزش, و محافظ الکترومغناطیسی, آنها را در صنایع مختلف از هوافضا و خودرو گرفته تا الکترونیک و پزشکی بسیار ارزشمند می کند.

با این حال, چالش هایی مانند حساسیت به خوردگی و انعطاف پذیری در دمای پایین اتاق هنوز باید مورد توجه قرار گیرد.

از طریق تلاش های مداوم تحقیق و توسعه, پیشرفت چشمگیری در مناطقی مانند شیمی آلیاژ حاصل شده است, فرآیندهای تولیدی, حفاظت از سطح, و پیوستن به تکنیک ها.

شیمی درمانی آلیاژ رمان, درمان های پیشرفته سطح, و فن آوری های تولیدی در حال ظهور راه حل های امیدوارکننده ای برای غلبه بر این محدودیت ها و گسترش بیشتر دامنه کاربرد آلیاژهای منیزیم ارائه می دهند.

 

سوالات متداول

آلیاژهای منیزیم چیست?

آلیاژهای منیزیم فلزات ساختاری سبک وزن هستند که با ترکیب منیزیم با عناصری مانند آلومینیوم ساخته شده اند, روی, منگنز, و زمین های نادر.

آنها کاهش وزن عالی را ارائه می دهند و در خودرو استفاده می شوند, هوافضا, الکترونیک, و رشته های پزشکی.

آیا آلیاژ منیزیم بهتر از آلومینیوم است?

بستگی به برنامه دارد:

• منیزیم 33 ٪ پوند سبک تر و آسان تر برای ماشین است.
• آلومینیوم قوی تر و مقاوم در برابر خوردگی است.
  منیزیم را انتخاب کنید نیازهای سبک وزن, و آلومینیوم برای استحکام و دوام.

بهترین آلیاژ منیزیم چیست?

"بهترین" آلیاژ در صنعت متفاوت است. در اینجا برخی از مجریان برتر وجود دارد:

• AZ91D - که معمولاً آلیاژ ریخته گری با قدرت خوب استفاده می شود, مقاومت در برابر خوردگی, و قابلیت ریخته گری.
• ZK60 -آلیاژ فرفورژه با استحکام بالا در اجزای هوافضا و موتورسواری استفاده می شود.
• یار 21 / الکترونیکی WE43 -آلیاژهای پیشرفته زمین نادر با مقاومت در برابر خزش بالا و ثبات حرارتی برای هوافضا.
• AZ31B - همه کاره, قابل جوش, و به طور گسترده برای ورق و اکستروژن استفاده می شود.

آلیاژ منیزیم قوی تر از تیتانیوم است?

خیر. تیتانیوم بسیار قوی تر و مقاوم در برابر خوردگی است, بلکه سنگین تر و گران تر است. منیزیم استفاده می شود صرفه جویی در وزن مهمتر از حداکثر قدرت.