1. Perkenalan
Paduan Magnesium adalah bahan logam terutama berdasarkan magnesium, dengan penambahan elemen lain untuk meningkatkan sifat spesifik seperti kekuatan, daya tahan, dan resistensi korosi.
Dengan kepadatan kira -kira 1.74 g/cm³, Magnesium adalah logam struktural paling ringan, Membuat paduannya sangat menarik untuk aplikasi di mana pengurangan berat badan merupakan faktor penting.
Karakteristik ini telah menyebabkan lonjakan minat di berbagai industri, termasuk dirgantara, Otomotif, elektronik, dan barang konsumen.
2. Apa itu paduan magnesium?
Paduan magnesium terdiri dari magnesium (Mg) Ditambah hingga ~ 10wt% dari elemen lain (Al, Zn, M N, Bumi jarang, dll.), dirancang untuk meningkatkan sifat mekanik, perilaku korosi, dan castability.
Karena magnesium adalah logam struktural paling ringan (kepadatan ≈ 1.75 g/cm³), Paduannya menemukan aplikasi penting di mana pun pengurangan berat badan dan redaman getaran adalah yang terpenting,
mulai dari komponen otomotif hingga struktur dirgantara dan elektronik portabel.
Elemen paduan primer
| Elemen paduan | Konten khas | Peran utama |
| Aluminium (Al) | 1–9 wt% | Menguat melalui endapan mg₁₇al₁₂; meningkatkan ketahanan castability dan korosi dalam seri AZ |
| Seng (Zn) | 0.3–2 wt% | Mempromosikan pengerasan usia; meningkatkan ketahanan creep pada suhu tinggi |
| Mangan (M N) | 0.1–1 wt% | Scavenge, kotoran besi untuk meningkatkan kinerja korosi keseluruhan |
| Bumi jarang (ULANG) | 1–5 wt % | Perbaiki struktur gandum; menstabilkan fase suhu tinggi dalam seri WE |
| Zirkonium (Zr) | 0.1–0.5 wt% | Bertindak sebagai penyuling biji -bijian dalam paduan tempa, Meningkatkan keuletan dan ketangguhan |
3. Keluarga Paduan Magnesium Utama
| Keluarga | Paduan kunci | Komposisi (kira -kira.) | Karakteristik | Penggunaan Khas |
| Seri | AZ31, AZ61, AZ91 | Mg - al (3–9 %), Zn (1 %) | Kemampuan bentuk yang sangat baik (AZ31); kekuatan gips tinggi (AZ91) | Panel otomotif, bingkai tubuh |
| Seri AM | AM60, Am80 | Mg - al (6–8 %), M N (0.2 %) | Kinerja die-casting yang baik, Daktilitas sedang | Perumahan die-cast, Roda kemudi |
| Kami seri | WE43 | Mg - y (4 %), ULANG (3 %), Zn | Kekuatan suhu tinggi yang unggul dan ketahanan creep | Komponen Struktural Aerospace |
| MRI-Safe | QE22, WAS26 | Mg - Zn - CA atau Mg -Zn - Ca - Sr | Laju korosi terkontrol; Biokompatibel | Implan medis bioresorbable |
| Elektron™ | Elektron 21, Elektron 675 | Mg - re (3–10 %), Zn | Konten RE Tinggi Merek Dagang untuk Lingkungan Ekstrem | Perangkat keras militer, perkakas suhu tinggi |
4. Sifat fisik paduan magnesium
Paduan magnesium menggabungkan serangkaian karakteristik fisik yang unik—kepadatan ultra-cahaya, Konduktivitas termal dan listrik sedang, Dan redaman getaran yang sangat baik-yang membedakan mereka dari logam ferro dan non-ferrous lainnya.
Sifat fisik utama sekilas
| Milik | AZ31 | WE43 | Aluminum 6061-T6 | Titanium TI-6AL-4V |
| Kepadatan (g/cm³) | 1.77 | 1.80 | 2.70 | 4.43 |
| Rentang leleh (° C.) | 630 - - 650 | 645 - - 665 | 580 - - 650 | 1 600 - - 1 650 |
| Konduktivitas termal (W/m · k) | 72 | 60 | 155 | 7 |
| Konduktivitas Listrik (% IACS) | 40 | 35 | 45 | 1.2 |
| Modulus elastis (IPK) | 45 | 42 | 69 | 110 |
| Kapasitas redaman | Bagus sekali | Bagus sekali | Sedang | Rendah |
| Perilaku magnetik | Non-magnetik | Non-magnetik | Non-magnetik | Paramagnetik |
5. Sifat mekanik paduan magnesium
Paduan magnesium memberikan perpaduan yang menarik kekuatan, keuletan, Dan resistensi kelelahan—Apribut yang dieksploitasi oleh para insinyur dalam peka terhadap berat badan, Aplikasi berkinerja tinggi.
Data mekanik komparatif
| Milik | AZ31-H24 | AZ91-HP | WE43-T6 | AZ61 | Satuan |
| Kekuatan tarik (Rm) | 260 | 200 | 280 | 240 | MPa |
| Kekuatan luluh (RP0.2) | 145 | 110 | 220 | 170 | MPa |
| Perpanjangan saat istirahat (A) | 12 | 5 | 8 | 10 | % |
| Kekuatan kelelahan (10⁷ Siklus) | ~ 95 | ~ 70 | ~ 120 | ~ 85 | MPa |
| Kekerasan Brinell (HB) | 60 | 55 | 80 | 65 | HB |
6. Perilaku korosi & Perlindungan Permukaan
Kecenderungan korosi intrinsik di lingkungan yang berbeda
Magnesium adalah logam yang sangat reaktif, dan paduan magnesium memiliki kecenderungan yang melekat untuk mengikat di banyak lingkungan.
Di hadapan kelembaban dan oksigen, Magnesium bereaksi membentuk magnesium hidroksida di permukaan.
Namun, Lapisan awal ini berpori dan tidak secara efektif melindungi logam yang mendasarinya.
Di lingkungan air asin, Paduan magnesium mengikat lebih cepat karena adanya ion klorida, yang dapat menembus film permukaan dan mempercepat proses korosi.
Mekanisme korosi galvanik dan pitting
Korosi pitting:
Pitting terjadi ketika film permukaan pada paduan magnesium terganggu secara lokal, memungkinkan logam yang mendasarinya berkorban dengan cepat di area kecil.
Ion klorida sangat efektif dalam memulai korosi pitting dalam paduan magnesium. Setelah lubang terbentuk, itu bisa tumbuh lebih dalam dan lebih luas, berpotensi menyebabkan kegagalan komponen.
Korosi galvanik:
Saat paduan magnesium bersentuhan dengan lebih banyak logam mulia (seperti tembaga, nikel, atau stainless steel) dalam elektrolit (seperti air atau air asin), Korosi galvanik dapat terjadi.
Magnesium, menjadi lebih elektropositif, bertindak sebagai anoda dan terkorosi secara istimewa, sedangkan logam yang lebih mulia bertindak sebagai katoda.
Jenis korosi ini dapat dikurangi dengan desain yang tepat, seperti menghindari kontak langsung antara logam yang berbeda atau menggunakan bahan isolasi.
Perawatan pelindung umum: Anodisasi (Mao), pelapis konversi, pelapis organik
Anodisasi (Oksidasi Mao-Micro-Arc):
Mao adalah jenis proses anodisasi yang membentuk tebal, keras, dan lapisan oksida berpori di permukaan paduan magnesium.
Lapisan ini memberikan ketahanan korosi yang baik dan juga dapat disegel atau dilapisi lebih lanjut untuk meningkatkan sifatnya.
Paduan magnesium yang diobati MAO digunakan dalam berbagai aplikasi, Dari komponen otomotif ke bagian dirgantara.
Pelapis konversi:
Pelapis konversi, seperti pelapis konversi kromat (Meskipun penggunaan kromat sedang dihapus karena masalah lingkungan)
dan alternatif non-kromat, membentuk tipis, lapisan yang melekat pada permukaan paduan magnesium.
Pelapisan ini meningkatkan ketahanan korosi dengan memberikan penghalang dan memodifikasi kimia permukaan.
Pelapis organik:
Pelapis organik, termasuk cat, pelapis bubuk, dan polimer, banyak digunakan untuk melindungi paduan magnesium.
Mereka memberikan penghalang fisik terhadap lingkungan, mencegah kelembaban dan zat korosif mencapai permukaan logam.
Pelapis organik juga dapat diformulasikan untuk memiliki sifat spesifik, seperti resistensi UV atau resistensi kimia, tergantung pada persyaratan aplikasi.
7. Manufaktur & Teknik pemrosesan
Metode casting: casting mati bertekanan tinggi, pasir, investasi
Casting mati bertekanan tinggi:
Bertekanan tinggi casting mati adalah metode yang banyak digunakan untuk memproduksi komponen paduan magnesium.
Dalam proses ini, Paduan magnesium colten dipaksa di bawah tekanan tinggi ke dalam rongga jamur yang dapat digunakan kembali.
Ini menawarkan tingkat produksi yang tinggi, akurasi dimensi yang baik, dan kemampuan untuk menghasilkan bagian berbentuk kompleks dengan dinding tipis.
Ini membuatnya cocok untuk komponen penghasil massal di industri otomotif dan elektronik, seperti blok engine dan selongsong ponsel.
Casting pasir:
Casting pasir melibatkan menciptakan rongga cetakan dalam campuran pasir menggunakan pola bagian yang diinginkan.
Paduan magnesium colten kemudian dituangkan ke dalam cetakan. Pengecoran pasir cocok untuk memproduksi bagian dan bagian skala besar dengan geometri kompleks yang sulit diproduksi dengan metode pengecoran lainnya.
Namun, umumnya memiliki akurasi dimensi yang lebih rendah dan permukaan akhir dibandingkan dengan casting die.
Casting investasi:
Casting investasi, juga dikenal sebagai casting lost-wax, digunakan untuk memproduksi bagian-bagian paduan magnesium presisi tinggi dengan detail yang rumit.
Model lilin bagian dibuat, dilapisi dengan cangkang keramik, dan lilinnya meleleh.
Paduan magnesium colten kemudian dituangkan ke dalam rongga yang dihasilkan.
Casting investasi memungkinkan untuk produksi suku cadang dengan permukaan akhir yang sangat baik dan akurasi dimensi, Tapi ini adalah proses yang lebih mahal dan memakan waktu dibandingkan dengan casting die dan casting pasir.
Pemrosesan tempa: bergulir, ekstrusi, penempaan, Deformasi plastik parah (EPAP)
Bergulir:
Rolling adalah proses tempa umum untuk paduan magnesium. Itu bisa dilakukan pada suhu kamar (Rolling dingin) atau pada suhu tinggi (Hot Rolling).
Rolling dingin meningkatkan kekuatan dan kekerasan paduan tetapi mengurangi keuletannya, Sedangkan Hot Rolling memungkinkan formabilitas yang lebih baik.
Lembar paduan magnesium yang digulung digunakan dalam aplikasi seperti panel bodi otomotif dan selubung perangkat elektronik.
Ekstrusi:
Ekstrusi melibatkan memaksa billet paduan magnesium melalui dadu untuk menghasilkan profil kontinu dengan penampang tetap tetap.
Proses ini cocok untuk membuat produk seperti batang, tabung, dan berbagai profil struktural.
Produk paduan magnesium yang diekstrusi digunakan dalam ruang angkasa, Otomotif, dan industri lain di mana komponen ringan dan berkekuatan tinggi diperlukan.
Penempaan:
Forging adalah proses di mana paduan magnesium dibentuk dengan menerapkan gaya tekan, biasanya menggunakan palu atau mesin cetak.
Ini meningkatkan sifat mekanik paduan dengan menyempurnakan struktur butir dan menghilangkan cacat internal.
Bagian-bagian paduan magnesium yang ditempa digunakan dalam aplikasi kritis seperti komponen struktural aerospace dan bagian otomotif berkinerja tinggi.
Deformasi plastik parah (ECAP-Equal Channel Angular Pressing):
ECAP adalah teknik pemrosesan yang relatif baru untuk paduan magnesium. Itu melibatkan subyok ke deformasi plastik regangan besar tanpa mengubah luas penampangnya.
ECAP dapat menghasilkan mikrostruktur berbutir yang sangat halus dalam paduan magnesium, mengarah pada peningkatan signifikan dalam sifat mekanik seperti kekuatan dan keuletan.
Prospek manufaktur aditif (Slm, EBM)
Melting laser selektif (Slm):
SLM adalah teknik manufaktur aditif di mana laser secara selektif melelehkan lapisan bubuk paduan magnesium untuk membangun bagian tiga dimensi.
Ini menawarkan potensi untuk menghasilkan geometri kompleks dengan presisi tinggi dan dapat digunakan untuk prototipe cepat dan produksi komponen yang dibuat khusus.
Namun, Tantangan seperti penanganan bubuk, kontrol porositas, dan memastikan sifat mekanik dari bagian yang dicetak perlu ditangani.
Lelucon balok elektron (EBM):
EBM menggunakan balok elektron untuk meleleh dan sekering lapisan bubuk paduan magnesium. Itu beroperasi dalam ruang hampa, yang membantu mengurangi oksidasi dan meningkatkan kualitas suku cadang yang diproduksi.
EBM cocok untuk menghasilkan komponen skala besar dan memiliki keuntungan dari kecepatan pemrosesan yang lebih cepat dibandingkan dengan SLM dalam beberapa kasus.
Kemampuan mesin, tantangan pengelasan, dan perbaikan las
Kemampuan mesin:
Paduan magnesium pemesinan CNC dapat menjadi tantangan karena kepadatannya yang rendah dan reaktivitas tinggi.
Mereka memiliki kecenderungan untuk terbentuk lama, keripik berserat selama pemotongan, yang dapat mengganggu proses pemesinan.
Alat dan teknik pemotongan khusus, seperti menggunakan alat yang tajam, Kecepatan pemotongan tinggi, dan pendingin yang tepat, diperlukan untuk mesin magnesium mesin secara efektif.
Tantangan pengelasan:
Paduan magnesium pengelasan sulit karena reaktivitasnya yang tinggi, titik leleh rendah, dan kecenderungan untuk membentuk oksida.
Masalah seperti porositas, retak, dan hilangnya sifat mekanik di zona las adalah umum.
Teknik pengelasan yang berbeda, seperti pengelasan laser, Pengelasan tig, Saya mengelas, dan gesekan pengadukan gesekan, digunakan untuk mengatasi tantangan ini.
Perbaikan las:
Perbaikan las paduan magnesium memerlukan persiapan yang cermat dan penggunaan prosedur pengelasan yang tepat.
Proses perbaikan perlu memastikan bahwa sifat mekanik dan ketahanan korosi pada area yang diperbaiki dikembalikan ke tingkat yang dapat diterima.
8. Bergabung & Perakitan
Pengelasan (laser, CEKCOK, AKU) dan teknik solid-state (Pengelasan gesekan gesekan)
Pengelasan laser:
Pengelasan laser menawarkan pemrosesan berkecepatan tinggi dan zona sempit yang terkena dampak panas, yang membantu meminimalkan distorsi dan menjaga sifat mekanik paduan magnesium.
Namun, itu membutuhkan kontrol parameter yang tepat seperti daya laser, kecepatan pengelasan, dan posisi fokus.
Dalam sebuah studi tentang pengelasan laser paduan magnesium AZ31, pemilihan parameter yang tepat menghasilkan sambungan dengan kekuatan tarik mencapai hingga 85% dari kekuatan logam dasar.
CEKCOK (Gas inert tungsten) pengelasan:
Pengelasan TIG memberikan kontrol yang baik atas proses pengelasan, memungkinkan produksi las berkualitas tinggi. Sangat cocok untuk komponen paduan magnesium berdinding tipis.
Namun, ini memiliki kecepatan pengelasan yang relatif rendah dan membutuhkan operator yang terampil. Pelindung gas argon sangat penting untuk mencegah oksidasi selama pengelasan TIG pada paduan magnesium.
AKU (Gas inert logam) pengelasan:
Pengelasan MIG adalah proses yang lebih otomatis dan lebih cepat dibandingkan dengan pengelasan TIG, sehingga cocok untuk produksi massal.
Ini menggunakan elektroda kawat habis pakai, yang juga dapat memperkenalkan elemen paduan untuk meningkatkan kualitas las.
Tetapi, ini mungkin menghasilkan lebih banyak percikan dan memerlukan penyesuaian parameter yang cermat untuk memastikan fusi yang baik.
Pengelasan gesekan gesekan (FSW):
FSW adalah teknik pengelasan solid-state yang sangat menjanjikan untuk paduan magnesium.
Ini menghasilkan panas melalui gesekan antara alat yang berputar dan benda kerja, tanpa melelehkan bahannya.
Hal ini menghasilkan lasan dengan sifat mekanik yang sangat baik, porositas rendah, dan resistensi korosi yang baik.
FSW semakin banyak digunakan di industri kedirgantaraan dan otomotif untuk menyambung komponen paduan magnesium, terutama untuk struktur skala besar dimana metode pengelasan fusi tradisional dapat menyebabkan distorsi yang signifikan.
Pertimbangan membrazing dan solder
Pematrian dan penyolderan paduan magnesium memerlukan pemilihan bahan pengisi dan fluks yang cermat.
Titik leleh bahan pengisi harus lebih rendah dibandingkan dengan paduan magnesium untuk memastikan ikatan yang tepat tanpa melelehkan logam dasar.
Fluks digunakan untuk menghilangkan oksida permukaan dan meningkatkan pembasahan.
Misalnya, logam pengisi mematri berbahan dasar perak dapat digunakan untuk paduan magnesium, tetapi memerlukan fluks khusus untuk mencegah oksidasi selama proses mematri.
Pematerian, di sisi lain, lebih cocok untuk menyambung komponen paduan magnesium berdinding tipis atau berukuran kecil.
Biasanya digunakan solder berbahan dasar timah dengan fluks yang sesuai, namun kekuatan sambungan umumnya lebih rendah dibandingkan dengan mematri dan mengelas.
Ikatan perekat dan strategi pengikat mekanis
Pengikat mekanis:
Metode pengikatan mekanis seperti sekrup, baut, dan paku keling biasanya digunakan untuk menyambung komponen paduan magnesium.
Saat menggunakan sekrup dan baut, sekrup sadap sendiri sering kali lebih disukai karena paduan magnesium relatif lunak.
Namun, pengencangan yang berlebihan harus dihindari untuk mencegah terkelupasnya benang atau retaknya material.
Paku keling dapat menghasilkan sambungan yang kuat dan andal, terutama dalam aplikasi di mana terdapat gaya getaran dan geser.
Ikatan perekat:
Ikatan perekat menawarkan beberapa keuntungan untuk paduan magnesium, termasuk kemampuan untuk mengikat bahan yang berbeda, mengurangi konsentrasi stres, dan memberikan permukaan akhir yang halus.
Perekat berbahan dasar epoksi banyak digunakan karena kekuatannya yang tinggi dan ketahanan kimia yang baik.
Persiapan permukaan sangat penting untuk keberhasilan ikatan perekat.
Proses seperti sandblasting, etsa kimia, dan aplikasi primer dapat meningkatkan daya rekat antara perekat dan permukaan paduan magnesium.
Dalam aplikasi interior otomotif, komponen paduan magnesium yang terikat perekat dapat mengurangi berat dan tingkat kebisingan.
9. Aplikasi utama paduan magnesium
Paduan magnesium dihargai di berbagai industri karena sifatnya Rasio kekuatan terhadap berat yang luar biasa, pelindung elektromagnetik, Dan karakteristik peredam getaran.
Sebagai logam struktural paling ringan (kepadatan ~1,74 g/cm³), mereka semakin banyak menggantikan material yang lebih berat seperti baja dan bahkan aluminium dalam aplikasi yang sensitif terhadap berat.
Industri otomotif
Sektor otomotif adalah konsumen terbesar dari paduan magnesium, didorong oleh tujuan global untuk efisiensi bahan bakar dan pengurangan emisi.
Aplikasi utama:
- Komponen pembangkit listrik: Kasus penularan, rumah kopling, panci minyak
- Sasis dan suspensi: Anggota silang, Roda kemudi, pedal rem
- Bagian tubuh: Dasbor, bingkai kursi, panel atap (gulungan lembaran Mg)
Aerospace
Kepadatan magnesium yang rendah, kekakuan yang baik, dan kemampuan mesin yang sangat baik membuatnya cocok untuk komponen luar angkasa di mana pun penghematan berat badan sangat penting.
Aplikasi:
- Interior pesawat: Rangka tempat duduk, tempat sampah di atas kepala, panel lantai
- Struktur badan pesawat: Gearbox helikopter, panel akses sayap
- Sistem pertahanan: Dengung (pesawat tak berawak) badan pesawat
Elektronik & Perangkat konsumen
Penawaran paduan magnesium Pelindung EMI, konduktivitas termal yang sangat baik, dan ringan—ideal untuk kompak, perangkat yang sensitif terhadap panas.
Penggunaan Khas:
- laptop & sasis tablet
- Casing ponsel pintar
- Rumah kamera
- Penutup pendingin untuk server dan router berkinerja tinggi
Aplikasi medis
Paduan magnesium biokompatibel, khususnya Mg–Ca Dan Mg–Zn sistem, sedang melakukan revolusi implan medis yang dapat diserap.
Contoh:
- Sekrup dan pelat ortopedi (diserap kembali dalam waktu 12-24 bulan)
- Stent kardiovaskular
- Perancah untuk rekayasa jaringan
Perangkat Keras Arsitektur dan Industri
Magnesium digunakan dalam komponen struktural dan fungsional tertentu yang memerlukan ringan, tahan korosi pertunjukan:
- Gagang pintu, engsel, dan kunci
- Rumah perkakas listrik
- Dukungan struktural untuk elevator dan eskalator
Barang olahraga & Produk gaya hidup
Paduan magnesium semakin banyak digunakan dalam barang olahraga premium, dimana kinerja, resistensi kelelahan, dan berat badan penting.
Item umum:
- Rangka dan roda sepeda
- Raket tenis dan kepala tongkat golf
- Peralatan panahan dan alat pancing
- Bingkai kacamata hitam, koper, dan tas kerja
Laut & Off-Highway Penggunaan
Sedangkan magnesium reaktif terhadap air asin, pelapis pelindung Dan paduan aktifkan penggunaannya di:
- Roda kemudi kapal dan rangka tempat duduk
- Komponen kendaraan off-highway (ATV, mobil salju)
- Bagian laut militer dengan desain anoda korban
10. Keuntungan & Keterbatasan paduan magnesium
Keuntungan dari paduan magnesium
- Sangat Ringan
Magnesium adalah logam struktural paling ringan (~1,74 gram/cm³), ~33% lebih ringan dari aluminium dan 75% lebih ringan dari baja. - Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi
Menawarkan kinerja mekanik yang sangat baik dibandingkan dengan massanya, ideal untuk aplikasi luar angkasa dan otomotif. - Kemampuan Mesin yang Baik
Dapat dikerjakan dengan kecepatan tinggi dengan keausan pahat yang lebih sedikit dibandingkan logam lainnya, mengurangi waktu dan biaya produksi. - Peredam Getaran Yang Sangat Baik
Secara alami menyerap getaran, menjadikannya berharga untuk suku cadang otomotif dan elektronik. - Perisai Elektromagnetik Unggul
Secara efektif memblokir interferensi elektromagnetik (EMI), penting untuk rumah perangkat elektronik. - Daur ulang
Paduan magnesium dapat didaur ulang sepenuhnya dengan degradasi sifat yang minimal. - Biokompatibilitas
Paduan magnesium tertentu (MISALNYA., Mg–Ca, Mg–Zn) dapat diserap kembali dan cocok untuk implan medis sementara. - Peningkatan Karakteristik Die-Casting
Ideal untuk bagian berbentuk kompleks dengan dinding tipis; pemadatan lebih cepat dibandingkan aluminium.
Keterbatasan paduan magnesium
- Kerentanan Korosi Tinggi
Tanpa pelapis atau paduan yang tepat, magnesium mudah terkorosi—terutama di lingkungan air asin. - Daktilitas Suhu Ruangan Terbatas
Rawan retak saat dibentuk atau terbentur; paduan dan pemrosesan termomekanis membantu mengurangi hal ini. - Resiko Mudah Terbakar dalam Bentuk Serbuk
Debu magnesium atau serpihan halus mudah terbakar; memerlukan protokol keselamatan kebakaran yang ketat selama pemesinan. - Kemampuan Las yang Menantang
Pembentukan oksida, porositas, dan retak dapat terjadi selama pengelasan; memerlukan teknik khusus (MISALNYA., CEKCOK, Pengelasan gesekan gesekan). - Ketahanan Creep yang Lebih Rendah pada Suhu Tinggi
Kinerja menurun lebih cepat di bawah panas dan tekanan yang berkepanjangan dibandingkan dengan paduan aluminium atau titanium. - Biaya Elemen Paduan
Paduan menggunakan unsur tanah jarang (MISALNYA., Seri WE) atau zirkonium bisa mahal.
11. Perbandingan paduan magnesium dengan bahan yang bersaing
| Milik / Fitur | Paduan magnesium | Paduan Aluminium | Paduan Titanium | Paduan Seng | Plastik Rekayasa |
| Kepadatan (g/cm³) | ~1,74 | ~2.70 | ~4.43 | ~6.6–7.1 | ~0,9–1,5 |
| Kekuatan tarik (MPa) | 150–350 | 200–550 | 600–1000+ | 150–400 | 50–200 |
| Modulus Young (IPK) | ~45 | ~ 70 | ~110 | ~ 85 | ~2–5 |
| Konduktivitas termal (W/m · k) | ~60–160 | ~120–230 | ~7–16 | ~90–120 | ~0,2–0,5 |
| Resistensi korosi | Buruk hingga sedang | Bagus dengan pelapis | Bagus sekali | Sedang | Bagus sekali |
| Kemampuan mesin | Bagus sekali | Bagus | Buruk hingga sedang | Sangat bagus | Bagus |
| Daur ulang | Bagus sekali | Bagus sekali | Sedang hingga bagus | Bagus sekali | Terbatas (tergantung pada jenisnya) |
| Biokompatibilitas | Bagus sekali (nilai tertentu) | Bagus | Bagus sekali | Miskin | Sangat bervariasi |
| Biaya per kg (USD) | $2–$4 | $2–$5 | $20–$40 | $1.5–$3 | $1–$10 (bervariasi menurut polimer) |
| Keuntungan Penghematan Berat Badan | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐ | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| Kemampuan Die-Castability | Bagus sekali | Bagus | Miskin | Bagus sekali | N/a |
Wawasan komparatif utama
- magnesium vs. Aluminium:
Paduan magnesium ~35% lebih ringan dari aluminium dan lebih mudah dikerjakan, tetapi bahan ini mempunyai kekuatan yang lebih rendah dan ketahanan terhadap korosi yang lebih buruk kecuali jika dirawat.
Aluminium memiliki stabilitas suhu tinggi yang lebih baik dan penggunaan yang lebih luas di ruang angkasa. - magnesium vs. Titanium:
Paduan titanium memberikan kekuatan dan ketahanan korosi yang unggul namun sangat mahal dan sulit untuk dikerjakan.
Magnesium secara signifikan lebih ringan dan lebih murah, tetapi tidak cocok untuk stres tinggi, lingkungan bersuhu tinggi. - Seng vs.. Paduan magnesium:
Paduan seng lebih berat dan lebih stabil secara dimensi, dengan castabilitas yang sangat baik.
Magnesium lebih ringan dan lebih cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pengurangan berat badan, meskipun lebih rentan terhadap korosi. - magnesium vs. Plastik Rekayasa:
Plastik lebih ringan dan tahan korosi tetapi tidak memiliki kekuatan mekanik dan kinerja termal seperti magnesium.
Magnesium menawarkan perlindungan elektromagnetik dan integritas struktural yang lebih baik.
12. Kesimpulan
Paduan magnesium telah berkembang pesat sejak awal pengembangannya, berkembang menjadi kelas material serbaguna dengan beragam aplikasi.
Kombinasi properti unik mereka, seperti rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, karakteristik peredam getaran, dan pelindung elektromagnetik, menjadikannya sangat berharga dalam industri mulai dari dirgantara dan otomotif hingga elektronik dan obat-obatan.
Namun, tantangan seperti kerentanan terhadap korosi dan keuletan pada suhu ruangan yang rendah masih perlu diatasi.
Melalui upaya penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan, kemajuan signifikan telah dicapai di berbagai bidang seperti kimia paduan, proses manufaktur, perlindungan permukaan, dan teknik penggabungan.
Kimia paduan baru, perawatan permukaan tingkat lanjut, dan teknologi manufaktur yang sedang berkembang menawarkan solusi yang menjanjikan untuk mengatasi keterbatasan ini dan memperluas cakupan penerapan paduan magnesium.
FAQ
Apa itu paduan magnesium?
Paduan magnesium adalah logam struktural ringan yang dibuat dengan menggabungkan magnesium dengan unsur-unsur seperti aluminium, seng, Mangan, dan tanah jarang.
Mereka menawarkan pengurangan berat badan yang sangat baik dan digunakan dalam otomotif, Aerospace, elektronik, dan bidang medis.
Adalah paduan magnesium lebih baik dari aluminium?
Tergantung pada aplikasinya:
- Magnesium ~33% lebih ringan dan lebih mudah dikerjakan.
- Aluminium lebih kuat dan lebih tahan korosi.
Pilih magnesium untuk kebutuhan ringan, dan aluminium untuk kekuatan dan daya tahan.
Apa paduan magnesium terbaik?
Paduan “terbaik” berbeda-beda menurut industri. Berikut adalah beberapa pemain yang berkinerja terbaik:
- AZ91D – Paduan pengecoran yang paling umum digunakan dengan kekuatan yang baik, resistensi korosi, dan castability.
- ZK60 – Paduan tempa berkekuatan tinggi yang digunakan dalam komponen dirgantara dan motorsport.
- Elektron 21 / WE43 Elektronik – Paduan tanah jarang yang canggih dengan ketahanan mulur yang tinggi dan stabilitas termal untuk ruang angkasa.
- AZ31B - Serbaguna, dapat dilas, dan banyak digunakan untuk lembaran gulung dan ekstrusi.
Adalah paduan magnesium lebih kuat dari titanium?
TIDAK. Titanium jauh lebih kuat dan lebih tahan korosi, tetapi juga lebih berat dan lebih mahal. Magnesium digunakan ketika penghematan berat badan lebih penting daripada kekuatan maksimal.
