โลหะผสมแมกนีเซียม: คุณสมบัติ, กำลังประมวลผล, การใช้งาน

1. การแนะนำ

แมกนีเซียมอัลลอยด์เป็นวัสดุโลหะส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแมกนีเซียม, ด้วยการเพิ่มองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะเช่นความแข็งแกร่ง, ความทนทาน, และความต้านทานการกัดกร่อน.

มีความหนาแน่นประมาณ 1.74 กรัม/ซม.³, แมกนีเซียมเป็นโลหะโครงสร้างที่เบาที่สุด, การทำให้โลหะผสมนั้นน่าสนใจอย่างมากสำหรับการใช้งานที่การลดน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ.

ลักษณะนี้นำไปสู่ความสนใจในอุตสาหกรรมต่าง ๆ, รวมถึงการบินและอวกาศ, ยานยนต์, อิเล็กทรอนิกส์, และสินค้าอุปโภคบริโภค.

2. โลหะผสมแมกนีเซียมคืออะไร?

โลหะผสมแมกนีเซียมประกอบด้วยแมกนีเซียม (มก) บวกถึง ~ 10wt% ขององค์ประกอบอื่น ๆ (อัล, สังกะสี, มน, โลกหายาก, ฯลฯ), ออกแบบมาเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกล, พฤติกรรมการกัดกร่อน, และความสามารถในการหล่อ.

เนื่องจากแมกนีเซียมเป็นโลหะโครงสร้างที่เบาที่สุด (ความหนาแน่น≈ 1.75 กรัม/ซม.³), โลหะผสมของมันจะพบแอปพลิเคชันที่สำคัญทุกที่ที่ลดน้ำหนักและการหน่วงการสั่นสะเทือนเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง,

ตั้งแต่ส่วนประกอบยานยนต์ไปจนถึงโครงสร้างการบินและอวกาศและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา.

องค์ประกอบการผสมหลัก

องค์ประกอบการผสม	เนื้อหาทั่วไป	บทบาทสำคัญ
อลูมิเนียม (อัล)	1–9 wt%	เสริมสร้างความแข็งแกร่งผ่านmg₁₇al₁₂ precipitates; ปรับปรุงความสามารถในการ castability และความต้านทานการกัดกร่อนในซีรีส์ AZ
สังกะสี (สังกะสี)	0.3–2 wt%	ส่งเสริมการชุบแข็งอายุ; เพิ่มความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูง
แมงกานีส (มน)	0.1–1 wt%	การกำจัดสิ่งสกปรกเหล็กเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกัดกร่อนโดยรวม
โลกหายาก (อีกครั้ง)	1–5 wt %	ปรับแต่งโครงสร้างธัญพืช; ทำให้เฟสอุณหภูมิสูงขึ้นมีเสถียรภาพในซีรีย์ WE
เซอร์โคเนียม (ZR)	0.1–0.5 wt%	ทำหน้าที่เป็นโรงกลั่นข้าวในโลหะผสมดัดแปลง, การปรับปรุงความเหนียวและความทนทาน

3. ครอบครัวโลหะผสมแมกนีเซียมรายใหญ่

ตระกูล	คีย์อัลลอยด์	องค์ประกอบ (ประมาณ)	ลักษณะเฉพาะ	การใช้งานทั่วไป
ซีรีส์	AZ31, AZ61, AZ91	mg - al (3–9 %), สังกะสี (1 %)	การสร้างที่ยอดเยี่ยม (AZ31); ความแข็งแรงของนักแสดงสูง (AZ91)	แผงยานยนต์, เฟรมร่างกาย
AM Series	AM60, AM80	mg - al (6–8 %), มน (0.2 %)	ประสิทธิภาพการหล่อที่ดี, ความเหนียวปานกลาง	ตัวเรือนหล่อ, พวงมาลัย
We Series	we43	mg - y (4 %), อีกครั้ง (3 %), สังกะสี	ความแข็งแรงอุณหภูมิสูงและความต้านทานคืบ	ส่วนประกอบโครงสร้างการบินและอวกาศ
MRI-SAFE	QE22, was26	MG - ZN - CA หรือ MG - ZN - CA - SR	อัตราการกัดกร่อนที่ควบคุม; เข้ากันได้ทางชีวภาพ	รากฟันเทียมทางการแพทย์ที่สามารถดูดซับได้
อิเล็กตรอน™	อิเล็กตรอน 21, อิเล็กตรอน 675	mg - re (3–10 %), สังกะสี	เนื้อหาที่มีเครื่องหมายการค้าสูงสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง	ฮาร์ดแวร์ทหาร, เครื่องมืออุณหภูมิสูง

4. คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะผสมแมกนีเซียม

แมกนีเซียมอัลลอยด์รวมชุดของลักษณะทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ -ความหนาแน่นของแสงเป็นพิเศษ, การนำความร้อนและไฟฟ้าปานกลาง, และ การหน่วงการสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยม-ที่แยกแยะพวกเขาออกจากโลหะทั้งเหล็กและโลหะอื่น ๆ ที่ไม่ใช่เหล็ก.

คุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญอย่างรวดเร็ว

คุณสมบัติ	AZ31	we43	อลูมิเนียม 6061-T6	ไทเทเนียม Ti-6AL-4V
ความหนาแน่น (กรัม/ซม.³)	1.77	1.80	2.70	4.43
ช่วงการหลอมละลาย (องศาเซลเซียส)	630 - 650	645 - 665	580 - 650	1 600 - 1 650
การนำความร้อน (W/ม·เค)	72	60	155	7
การนำไฟฟ้า (% ไอเอซีเอส)	40	35	45	1.2
โมดูลัสยืดหยุ่น (เกรดเฉลี่ย)	45	42	69	110
ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ	ยอดเยี่ยม	ยอดเยี่ยม	ปานกลาง	ต่ำ
พฤติกรรมแม่เหล็ก	ไม่ใช่แม่เหล็ก	ไม่ใช่แม่เหล็ก	ไม่ใช่แม่เหล็ก	พาราแมกเนติก

5. คุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมแมกนีเซียม

แมกนีเซียมอัลลอยด์นำเสนอการผสมผสานที่น่าสนใจของ ความแข็งแกร่ง, ความเหนียว, และ ต้านทานความเหนื่อยล้า-attributes ที่วิศวกรใช้ประโยชน์จากความไวต่อน้ำหนัก, การใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง.

ข้อมูลเชิงกลเปรียบเทียบ

คุณสมบัติ	AZ31-H24	AZ91-HP	we43-t6	AZ61	หน่วย
ความต้านแรงดึง (RM)	260	200	280	240	MPa
ความแข็งแรงของผลผลิต (rp0.2)	145	110	220	170	MPa
การยืดตัวที่จุดขาด (ก)	12	5	8	10	%
ความแข็งแรงเมื่อยล้า (10⁷รอบ)	~ 95	~ 70	~ 120	~ 85	MPa
ความแข็งของบริเนล (HB)	60	55	80	65	HB

6. พฤติกรรมการกัดกร่อน & การป้องกันพื้นผิว

แนวโน้มการกัดกร่อนที่แท้จริงในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

แมกนีเซียมเป็นโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง, และโลหะผสมแมกนีเซียมมีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนในหลาย ๆ สภาพแวดล้อม.

ต่อหน้าความชื้นและออกซิเจน, แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์บนพื้นผิว.

อย่างไรก็ตาม, ชั้นเริ่มต้นนี้มีรูพรุนและไม่ได้ป้องกันโลหะพื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

ในสภาพแวดล้อมน้ำเค็ม, แมกนีเซียมอัลลอยด์กัดกร่อนอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นเนื่องจากการปรากฏตัวของคลอไรด์ไอออน, ซึ่งสามารถเจาะฟิล์มพื้นผิวและเร่งกระบวนการกัดกร่อน.

กลไกการกัดกร่อนของกัลวานิกและหลุม

การกัดกร่อน:

หลุมเกิดขึ้นเมื่อฟิล์มพื้นผิวบนโลหะผสมแมกนีเซียมถูกรบกวนในท้องถิ่น, ปล่อยให้โลหะพื้นฐานสามารถกัดกร่อนได้อย่างรวดเร็วในพื้นที่เล็ก ๆ.
ไอออนคลอไรด์มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเริ่มต้นการกัดกร่อนของหลุมในโลหะผสมแมกนีเซียม. เมื่อเกิดหลุม, มันสามารถเติบโตได้ลึกและกว้างขึ้น, อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของส่วนประกอบ.

การกัดกร่อนของกัลวานิก:

เมื่อโลหะผสมแมกนีเซียมสัมผัสกับโลหะมีเกียรติมากขึ้น (เช่นทองแดง, นิกเกิล, หรือสแตนเลส) ในอิเล็กโทรไลต์ (เช่นน้ำหรือน้ำเค็ม), การกัดกร่อนของกัลวานิกสามารถเกิดขึ้นได้.
แมกนีเซียม, เป็น electropositive มากขึ้น, ทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและสึกกร่อนเป็นพิเศษ, ในขณะที่โลหะมีเกียรติมากขึ้นทำหน้าที่เป็นแคโทด.
การกัดกร่อนประเภทนี้สามารถบรรเทาได้โดยการออกแบบที่เหมาะสม, เช่นการหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงระหว่างโลหะที่แตกต่างกันหรือใช้วัสดุฉนวน.

การป้องกันทั่วไป: อโนไดซ์ (เหมา), การเคลือบแปลง, สารเคลือบอินทรีย์

อโนไดซ์ (ออกซิเดชัน MAO-MICRO-ARC):

เหมาเป็นกระบวนการอโนไดซ์ชนิดหนึ่งที่ก่อให้เกิดความหนา, แข็ง, และชั้นที่มีรูพรุนออกไซด์บนพื้นผิวของโลหะผสมแมกนีเซียม.
เลเยอร์นี้ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและยังสามารถปิดผนึกหรือเคลือบเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มคุณสมบัติของมัน.
โลหะผสมแมกนีเซียมที่ได้รับการบำบัดด้วยเหมาใช้ในการใช้งานต่างๆ, จากส่วนประกอบยานยนต์ไปจนถึงชิ้นส่วนการบินและอวกาศ.

การเคลือบแปลง:

การเคลือบแปลง, เช่นการเคลือบโครเมต (แม้ว่าการใช้โครเมตจะถูกยกเลิกเนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม)
และทางเลือกที่ไม่ใช่กรวด, สร้างบาง, ชั้นสานุศิษย์บนพื้นผิวของโลหะผสมแมกนีเซียม.
การเคลือบเหล่านี้ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยการจัดหาสิ่งกีดขวางและปรับเปลี่ยนเคมีพื้นผิว.

สารเคลือบอินทรีย์:

สารเคลือบอินทรีย์, รวมถึงสี, การเคลือบผง, และโพลีเมอร์, ใช้กันอย่างแพร่หลายในการปกป้องโลหะผสมแมกนีเซียม.
พวกเขาให้อุปสรรคทางกายภาพต่อสิ่งแวดล้อม, ป้องกันความชื้นและสารกัดกร่อนจากการเข้าถึงพื้นผิวโลหะ.
การเคลือบอินทรีย์ยังสามารถกำหนดให้มีคุณสมบัติเฉพาะ, เช่นความต้านทานรังสียูวีหรือความต้านทานทางเคมี, ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน.

7. การผลิต & เทคนิคการประมวลผล

วิธีการหล่อ: การหล่อตายแรงดันสูง, ทราย, การลงทุน

การหล่อตายแรงดันสูง:

แรงกดดันสูง หล่อตาย เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตส่วนประกอบแมกนีเซียมอัลลอยด์.

ในกระบวนการนี้, โลหะผสมแมกนีเซียมหลอมเหลวถูกบังคับภายใต้แรงดันสูงในโพรงแม่พิมพ์ที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้.

ให้อัตราการผลิตสูง, ความแม่นยำในมิติที่ดี, และความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนด้วยผนังบาง ๆ.

สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่ผลิตจำนวนมากในอุตสาหกรรมยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์, เช่นบล็อกเครื่องยนต์และปลอกสมาร์ทโฟน.

การหล่อทราย:

การหล่อทราย เกี่ยวข้องกับการสร้างโพรงแม่พิมพ์ในส่วนผสมของทรายโดยใช้รูปแบบของส่วนที่ต้องการ.

โลหะผสมแมกนีเซียมหลอมเหลวจะถูกเทลงในแม่พิมพ์. การหล่อแบบทรายเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่และชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งยากต่อการผลิตโดยวิธีการหล่ออื่น ๆ.

อย่างไรก็ตาม, โดยทั่วไปจะมีความแม่นยำในมิติที่ต่ำกว่าและผิวผิวเมื่อเทียบกับการหล่อแบบตาย.

การหล่อการลงทุน:

การหล่อการลงทุน, หรือที่เรียกว่าการหล่อขี้ผึ้งหาย, ใช้สำหรับผลิตชิ้นส่วนโลหะผสมแมกนีเซียมที่มีความแม่นยำสูงพร้อมรายละเอียดที่ซับซ้อน.

โมเดลขี้ผึ้งของชิ้นส่วนถูกสร้างขึ้น, เคลือบด้วยเปลือกเซรามิก, และขี้ผึ้งก็ละลายออกมา.

โลหะผสมแมกนีเซียมหลอมเหลวจะถูกเทลงในโพรงที่เกิดขึ้น.

การหล่อการลงทุนช่วยให้การผลิตชิ้นส่วนที่มีพื้นผิวที่ยอดเยี่ยมและความแม่นยำมิติ, แต่มันเป็นกระบวนการที่แพงและใช้เวลานานกว่าเมื่อเทียบกับการหล่อตายและการหล่อทราย.

การแปรรูปดัด: กลิ้ง, การอัดขึ้นรูป, การปลอม, การเสียรูปพลาสติกรุนแรง (ทุ่ม)

กลิ้ง:

การกลิ้งเป็นกระบวนการดัดทั่วไปสำหรับโลหะผสมแมกนีเซียม. สามารถดำเนินการได้ที่อุณหภูมิห้อง (ม้วนเย็น) หรือที่อุณหภูมิสูง (กลิ้งร้อน).

การกลิ้งเย็นช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของโลหะผสม แต่ลดความเหนียว, ในขณะที่การกลิ้งร้อนช่วยให้สามารถสร้างได้ดีขึ้น.

แผ่นโลหะผสมแมกนีเซียมรีดใช้ในแอพพลิเคชั่นเช่นแผงควบคุมยานยนต์และปลอกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์.

การอัดขึ้นรูป:

การอัดรีดเกี่ยวข้องกับการบังคับให้แมกนีเซียมอัลลอยด์บิลเล็ตผ่านการตายเพื่อผลิตโปรไฟล์อย่างต่อเนื่องด้วย cross-section คงที่.

กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการสร้างผลิตภัณฑ์เช่นแท่ง, ท่อ, และโปรไฟล์โครงสร้างต่างๆ.

ผลิตภัณฑ์โลหะผสมแมกนีเซียมที่ใช้ในการบินและอวกาศ, ยานยนต์, และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องมีส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูง.

การตีขึ้นรูป:

การปลอมเป็นกระบวนการที่โลหะผสมแมกนีเซียมถูกสร้างขึ้นโดยการใช้แรงอัด, มักจะใช้ค้อนหรือกด.

มันปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมโดยการปรับโครงสร้างเมล็ดข้าวและกำจัดข้อบกพร่องภายใน.

ชิ้นส่วนโลหะผสมแมกนีเซียมปลอมแปลงใช้ในการใช้งานที่สำคัญเช่นส่วนประกอบโครงสร้างการบินและอวกาศและชิ้นส่วนยานยนต์ประสิทธิภาพสูง.

การเสียรูปพลาสติกรุนแรง (การกดมุมช่องสัญญาณ ECAP-เท่ากัน):

ECAP เป็นเทคนิคการประมวลผลที่ค่อนข้างใหม่สำหรับโลหะผสมแมกนีเซียม. มันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกอัลลอยเป็นขนาดใหญ่โดยไม่ต้องเปลี่ยนพื้นที่หน้าตัด.

ECAP สามารถผลิตโครงสร้างจุลภาคที่ละเอียดมากในโลหะผสมแมกนีเซียม, นำไปสู่การปรับปรุงที่สำคัญในคุณสมบัติเชิงกลเช่นความแข็งแรงและความเหนียว.

กลุ่มเป้าหมายการผลิตสารเติมแต่ง (สแอลเอ็ม, อีบีเอ็ม)

การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (สแอลเอ็ม):

SLM เป็นเทคนิคการผลิตสารเติมแต่งที่เลเซอร์เลือกเลเยอร์ของผงแมกนีเซียมอัลลอยด์เพื่อสร้างชิ้นส่วนสามมิติ.

มันมีศักยภาพในการผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนด้วยความแม่นยำสูงและสามารถใช้สำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิตส่วนประกอบที่กำหนดเอง.

อย่างไรก็ตาม, ความท้าทายเช่นการจัดการผง, การควบคุมรูพรุน, และสร้างความมั่นใจในคุณสมบัติเชิงกลของชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมาจะต้องได้รับการแก้ไข.

การหลอมลำอิเล็กตรอน (อีบีเอ็ม):

EBM ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อละลายและฟิวส์ชั้นผงแมกนีเซียมอัลลอยด์. มันทำงานในสุญญากาศ, ซึ่งช่วยลดการเกิดออกซิเดชันและปรับปรุงคุณภาพของชิ้นส่วนที่ผลิต.

EBM เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบขนาดใหญ่และมีข้อได้เปรียบของความเร็วในการประมวลผลที่เร็วขึ้นเมื่อเทียบกับ SLM ในบางกรณี.

ความสามารถในการแปรรูป, ความท้าทายในการเชื่อม, และการซ่อมแซมเชื่อม

ความสามารถในการแปรรูป:

โลหะผสมแมกนีเซียมการตัดเฉือนซีเอ็นซีอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายเนื่องจากความหนาแน่นต่ำและปฏิกิริยาสูง.

พวกเขามีแนวโน้มที่จะก่อตัวยาว, ชิป stringy ระหว่างการตัด, ซึ่งสามารถรบกวนกระบวนการตัดเฉือน.

เครื่องมือและเทคนิคการตัดพิเศษ, เช่นการใช้เครื่องมือที่คมชัด, ความเร็วในการตัดสูง, และสารหล่อเย็นที่เหมาะสม, จำเป็นต้องใช้โลหะผสมแมกนีเซียมอย่างมีประสิทธิภาพ.

ความท้าทายในการเชื่อม:

การเชื่อมแมกนีเซียมอัลลอยด์เป็นเรื่องยากเนื่องจากมีปฏิกิริยาสูง, จุดหลอมเหลวต่ำ, และมีแนวโน้มที่จะสร้างออกไซด์.

ปัญหาเช่นความพรุน, แคร็ก, และการสูญเสียคุณสมบัติเชิงกลในโซนเชื่อมเป็นเรื่องธรรมดา.

เทคนิคการเชื่อมที่แตกต่างกัน, เช่นการเชื่อมด้วยเลเซอร์, การเชื่อมทิก, การเชื่อมมิก, และการเชื่อมแรงเสียดทาน, ใช้เพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้.

ซ่อมแซมเชื่อม:

การซ่อมแซมการเชื่อมของโลหะผสมแมกนีเซียมต้องมีการเตรียมการอย่างรอบคอบและการใช้ขั้นตอนการเชื่อมที่เหมาะสม.

กระบวนการซ่อมแซมจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณสมบัติเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นที่ซ่อมแซมจะถูกคืนสู่ระดับที่ยอมรับได้.

8. เข้าร่วม & การประกอบ

การเชื่อม (เลเซอร์, ทีไอจี, ฉัน) และเทคนิคโซลิดสเตต (การเชื่อมแรงเสียดทาน)

การเชื่อมเลเซอร์:

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ให้การประมวลผลความเร็วสูงและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนแคบ, ซึ่งช่วยลดการบิดเบือนและรักษาคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมแมกนีเซียม.

อย่างไรก็ตาม, ต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์ที่แม่นยำเช่นกำลังเลเซอร์, ความเร็วในการเชื่อม, และตำแหน่งโฟกัส.

ในการศึกษาการเชื่อมเลเซอร์ของอัลลอยแมกนีเซียม AZ31, การเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมนำไปสู่ข้อต่อที่มีความต้านทานแรงดึงสูงถึง 85% ของความแข็งแรงของโลหะฐาน.

ทีไอจี (ก๊าซเฉื่อยทังสเตน) การเชื่อม:

การเชื่อม TIG ให้การควบคุมที่ดีเกี่ยวกับกระบวนการเชื่อม, อนุญาตให้มีการผลิตรอยเชื่อมคุณภาพสูง. เหมาะสำหรับส่วนประกอบโลหะผสมแมกนีเซียมที่มีผนังบาง.

อย่างไรก็ตาม, มีความเร็วในการเชื่อมค่อนข้างต่ำและต้องการผู้ให้บริการที่มีทักษะ. การป้องกันก๊าซอาร์กอนเป็นสิ่งจำเป็นในการป้องกันการเกิดออกซิเดชันในระหว่างการเชื่อม TIG ของโลหะผสมแมกนีเซียม.

ฉัน (ก๊าซเฉื่อยของโลหะ) การเชื่อม:

การเชื่อม MIG เป็นกระบวนการอัตโนมัติและเร็วกว่าเมื่อเทียบกับการเชื่อม TIG, ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก.

ใช้อิเล็กโทรดลวดวัสดุสิ้นเปลือง, ซึ่งสามารถแนะนำองค์ประกอบการผสมเพื่อปรับปรุงคุณภาพการเชื่อม.

แต่, มันอาจทำให้เกิดความกระเจิดตามากขึ้นและต้องมีการปรับพารามิเตอร์อย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าฟิวชั่นที่ดี.

การเชื่อมแรงเสียดทาน (FSW):

FSW เป็นเทคนิคการเชื่อมแบบโซลิดสเตตที่แสดงให้เห็นถึงคำสัญญาที่ยอดเยี่ยมสำหรับโลหะผสมแมกนีเซียม.

มันสร้างความร้อนผ่านแรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือหมุนและชิ้นงาน, โดยไม่ละลายวัสดุ.

ส่งผลให้เกิดการเชื่อมที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม, รูพรุนต่ำ, และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี.

FSW มีการใช้งานมากขึ้นในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์สำหรับการเข้าร่วมส่วนประกอบโลหะผสมแมกนีเซียม, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่ที่วิธีการเชื่อมฟิวชั่นแบบดั้งเดิมอาจทำให้เกิดการบิดเบือนอย่างมีนัยสำคัญ.

การพิจารณาการประสานและการบัดกรี

การประสานและการบัดกรีของโลหะผสมแมกนีเซียมจำเป็นต้องมีการเลือกวัสดุฟิลเลอร์และฟลักซ์อย่างระมัดระวัง.

จุดหลอมเหลวของวัสดุฟิลเลอร์ควรต่ำกว่าโลหะผสมแมกนีเซียมเพื่อให้แน่ใจว่าพันธะที่เหมาะสมโดยไม่ละลายโลหะฐาน.

ฟลักซ์ใช้เพื่อกำจัดออกไซด์พื้นผิวและส่งเสริมการเปียก.

ตัวอย่างเช่น, สามารถใช้โลหะผสมเหล็กที่ใช้เงินสำหรับโลหะผสมแมกนีเซียม, แต่พวกเขาต้องการฟลักซ์ที่เฉพาะเจาะจงเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันในระหว่างกระบวนการประสานงาน.

การบัดกรี, ในทางกลับกัน, เหมาะสำหรับการเข้าร่วมส่วนประกอบโลหะผสมแมกนีเซียมขนาดเล็กหรือขนาดเล็กขนาดเล็ก.

บัดกรีที่ใช้ดีบุกที่มีฟลักซ์ที่เหมาะสมมักใช้, แต่โดยทั่วไปความแข็งแรงของข้อต่อจะต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการประสานและการเชื่อม.

การยึดติดของกาวและกลยุทธ์การยึดเชิงกล

การยึดเชิงกล:

วิธีการยึดเชิงกลเช่นสกรู, สลักเกลียว, และหมุดย้ำมักใช้ในการเข้าร่วมส่วนประกอบแมกนีเซียมอัลลอยด์.

เมื่อใช้สกรูและสลักเกลียว, สกรูที่แตะด้วยตนเองมักจะเป็นที่ต้องการเนื่องจากโลหะผสมแมกนีเซียมค่อนข้างนุ่ม.

อย่างไรก็ตาม, ควรหลีกเลี่ยงการกระชับมากเกินไปเพื่อป้องกันการปอกด้ายหรือการแคร็กของวัสดุ.

หมุดสามารถให้ข้อต่อที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีแรงสั่นสะเทือนและแรงเฉือน.

การยึดติดกับกาว:

พันธะกาวมีข้อดีหลายประการสำหรับโลหะผสมแมกนีเซียม, รวมถึงความสามารถในการผูกมัดวัสดุที่แตกต่างกัน, ลดความเข้มข้นของความเครียด, และให้พื้นผิวเรียบเนียน.

กาวที่ใช้อีพ็อกซี่ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความแข็งแรงสูงและความต้านทานทางเคมีที่ดี.

การเตรียมพื้นผิวเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการยึดติดกาวที่ประสบความสำเร็จ.

กระบวนการต่าง ๆ เช่นการพ่นทราย, การแกะสลักสารเคมี, และการใช้งานไพรเมอร์สามารถปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างกาวและพื้นผิวโลหะผสมแมกนีเซียม.

ในแอปพลิเคชันภายในยานยนต์, ส่วนประกอบโลหะผสมแมกนีเซียมที่ยึดติดกับกาวสามารถลดน้ำหนักและระดับเสียงรบกวนได้.

9. การใช้งานที่สำคัญของแมกนีเซียมอัลลอยด์

แมกนีเซียมอัลลอย อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม, การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า, และ ลักษณะการสั่นสะเทือน.

เป็น โลหะโครงสร้างที่เบาที่สุด (ความหนาแน่น ~ 1.74 g/cm³), พวกเขากำลังเปลี่ยนวัสดุที่หนักขึ้นเช่นเหล็กและแม้แต่อลูมิเนียมในการใช้งานที่ไวต่อน้ำหนัก.

อุตสาหกรรมยานยนต์

ภาคยานยนต์คือ ผู้บริโภครายใหญ่ที่สุด โลหะผสมแมกนีเซียม, ขับเคลื่อนด้วยเป้าหมายระดับโลกเพื่อประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและการลดการปล่อยมลพิษ.

การใช้งานที่สำคัญ:

• ส่วนประกอบระบบส่งกำลัง: กรณีส่งสัญญาณ, คลัทช์, กระทะน้ำมัน
• แชสซีและช่วงล่าง: สมาชิกข้าม, พวงมาลัย, แป้นเหยียบเบรก
• ส่วนของร่างกาย: แดชบอร์ด, โครงที่นั่ง, แผงหลังคา (แผ่น MG รีด)

การบินและอวกาศ

ความหนาแน่นต่ำของแมกนีเซียม, ความแข็งดี, และความสามารถในการใช้กลไกที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบการบินและอวกาศ การประหยัดน้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญ.

การใช้งาน:

• การตกแต่งภายในของเครื่องบิน: เฟรมที่นั่ง, ถังขยะเหนือศีรษะ, แผงพื้น
• โครงสร้างเฟรม: กล่องเกียร์เฮลิคอปเตอร์, แผงควบคุมปีก
• ระบบป้องกัน: เสียงพึมพำ (UAV) เครื่องบิน

อิเล็กทรอนิกส์ & อุปกรณ์ผู้บริโภค

ข้อเสนอแมกนีเซียมอัลลอยด์ EMI Shielding, การนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม, และน้ำหนักเบา - อุดมคติ, อุปกรณ์ที่ไวต่อความร้อน.

การใช้งานทั่วไป:

• แล็ปท็อป & แชสซีแท็บเล็ต
• ปลอกสมาร์ทโฟน
• ตัวเรือนกล้อง
• สิ่งกีดขวางสำหรับเซิร์ฟเวอร์และเราเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง

การใช้งานทางการแพทย์

โลหะผสมแมกนีเซียมที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ, โดยเฉพาะ MG - CA และ mg - zn ระบบ, กำลังปฏิวัติ รากฟันเทียมทางการแพทย์ที่ Resorbable.

ตัวอย่าง:

• สกรูและแผ่นกระดูก (Resorb มากกว่า 12-24 เดือน)
• ขดลวดหัวใจและหลอดเลือด
• นั่งร้านสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ

ฮาร์ดแวร์สถาปัตยกรรมและอุตสาหกรรม

แมกนีเซียมใช้ในส่วนประกอบโครงสร้างและการใช้งานที่ต้องการ น้ำหนักเบา, ทนต่อการกัดกร่อน ผลงาน:

• ที่จับประตู, บานพับ, และล็อค
• ตัวเรือนเครื่องมือไฟฟ้าไฟฟ้า
• โครงสร้างรองรับลิฟต์และบันไดเลื่อน

สินค้ากีฬา & ผลิตภัณฑ์ไลฟ์สไตล์

โลหะผสมแมกนีเซียมถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ สินค้ากีฬาพรีเมี่ยม, ที่ประสิทธิภาพ, ต้านทานความเหนื่อยล้า, และเรื่องน้ำหนัก.

รายการทั่วไป:

• เฟรมและล้อจักรยาน
• เทนนิสแร็กเก็ตและหัวหน้ากอล์ฟคลับ
• อุปกรณ์ยิงธนูและวงล้อตกปลา
• เฟรมแว่นกันแดด, กระเป๋าเดินทาง, และกระเป๋าเอกสาร

มารีน & การใช้งานนอกทางหลวง

ในขณะที่แมกนีเซียมมีปฏิกิริยาต่อน้ำเค็ม, การเคลือบป้องกัน และ การผสม เปิดใช้งานการใช้งานใน:

• พวงมาลัยเรือและเฟรมที่นั่ง
• ส่วนประกอบยานพาหนะนอกทางหลวง (ATVS, สโนว์โมบิล)
• ส่วนทางทหารทางทหารด้วย การออกแบบขั้วบวกเสียสละ

10. ข้อดี & ข้อ จำกัด ของโลหะผสมแมกนีเซียม

ข้อดีของโลหะผสมแมกนีเซียม

• น้ำหนักเบาเป็นพิเศษ
  แมกนีเซียมคือ โลหะโครงสร้างที่เบาที่สุด (~ 1.74 g/cm³), ~ 33% เบากว่าอลูมิเนียมและ 75% เบากว่าเหล็กกล้า.
• อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง
  เสนอประสิทธิภาพเชิงกลที่ยอดเยี่ยมเมื่อเทียบกับมวล, เหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่นการบินและอวกาศและยานยนต์.
• ความสามารถในการกลืนได้ดี
  สามารถกลึงด้วยความเร็วสูงโดยมีการสึกหรอของเครื่องมือน้อยกว่าเมื่อเทียบกับโลหะอื่น ๆ, ลดเวลาการผลิตและต้นทุน.
• การหน่วงการสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยม
  ดูดซับการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติ, ทำให้มันมีค่าสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์.
• การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่เหนือกว่า
  บล็อกสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ (อีเอ็มไอ), จำเป็นสำหรับตัวเรือนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์.
• ความสามารถในการรีไซเคิล
  โลหะผสมแมกนีเซียมสามารถรีไซเคิลได้อย่างเต็มที่โดยมีการย่อยสลายน้อยที่สุดในคุณสมบัติ.
• ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
  โลหะผสมแมกนีเซียมบางชนิด (เช่น, MG - CA, mg - zn) สามารถดูดซับได้และเหมาะสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ชั่วคราว.
• ปรับปรุงลักษณะการหล่อแบบตาย
  เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนที่มีผนังบาง ๆ; การแข็งตัวเร็วกว่าอลูมิเนียม.

ข้อ จำกัด ของโลหะผสมแมกนีเซียม

• ความไวต่อการกัดกร่อนสูง
  ไม่มีการเคลือบที่เหมาะสมหรือการผสม, แมกนีเซียมสึกกร่อนได้อย่างง่ายดาย - โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมน้ำเค็ม.
• ความหนาแน่นของอุณหภูมิห้อง จำกัด
  มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวในระหว่างการก่อตัวหรือผลกระทบ; การแปรรูปการผสมและความร้อนช่วยลดสิ่งนี้.
• ความเสี่ยงต่อไวไฟในรูปแบบผง
  ฝุ่นแมกนีเซียมหรือชิปละเอียดจะไวไฟได้; ต้องใช้โปรโตคอลความปลอดภัยจากอัคคีภัยอย่างเข้มงวดในระหว่างการตัดเฉือน.
• การเชื่อมที่ท้าทาย
  การก่อตัวออกไซด์, ความพรุน, และการแตกร้าวสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการเชื่อม; ต้องใช้เทคนิคพิเศษ (เช่น, ทีไอจี, การเชื่อมแรงเสียดทาน).
• ความต้านทานการคืบลดลงที่อุณหภูมิสูง
  ประสิทธิภาพจะลดลงได้เร็วขึ้นภายใต้ความร้อนและความเครียดเป็นเวลานานเมื่อเทียบกับอลูมิเนียมหรือโลหะผสมไทเทเนียม.
• ค่าใช้จ่ายในการผสมองค์ประกอบ
  โลหะผสมโดยใช้องค์ประกอบของหายาก (เช่น, เราซีรีส์) หรือเซอร์โคเนียมอาจมีราคาแพง.

11. การเปรียบเทียบโลหะผสมแมกนีเซียมกับวัสดุการแข่งขัน

คุณสมบัติ / คุณสมบัติ	โลหะผสมแมกนีเซียม	อลูมิเนียมอัลลอยด์	โลหะผสมไทเทเนียม	โลหะผสมสังกะสี	พลาสติกวิศวกรรม
ความหนาแน่น (กรัม/ซม.³)	~ 1.74	~ 2.70	~ 4.43	~ 6.6–7.1	~ 0.9–1.5
ความต้านแรงดึง (MPa)	150–350	200–550	600–1000+	150–400	50–200
โมดูลัสของยัง (เกรดเฉลี่ย)	~ 45	~ 70	~ 110	~ 85	~ 2–5
การนำความร้อน (W/ม·เค)	~ 60–160	~ 120–230	~ 7–16	~ 90–120	~ 0.2–0.5
ความต้านทานการกัดกร่อน	แย่ถึงปานกลาง	ดีกับการเคลือบ	ยอดเยี่ยม	ปานกลาง	ยอดเยี่ยม
ความสามารถในการแปรรูป	ยอดเยี่ยม	ดี	แย่ถึงปานกลาง	ดีมาก	ดี
ความสามารถในการรีไซเคิล	ยอดเยี่ยม	ยอดเยี่ยม	ปานกลางถึงดี	ยอดเยี่ยม	จำกัด (ขึ้นอยู่กับประเภท)
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ	ยอดเยี่ยม (เกรดเฉพาะ)	ดี	ยอดเยี่ยม	ยากจน	แตกต่างกันอย่างกว้างขวาง
ราคาต่อกิโลกรัม (USD)	$2- $ 4	$2- $ 5	$20- $ 40	$1.5- $ 3	$1- $ 10 (แตกต่างกันไปตามพอลิเมอร์)
ความได้เปรียบในการประหยัดน้ำหนัก	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	⭐⭐	⭐	⭐⭐⭐⭐⭐
ความสามารถในการตายได้	ยอดเยี่ยม	ดี	ยากจน	ยอดเยี่ยม	ไม่มี

ข้อมูลเชิงลึกเปรียบเทียบที่สำคัญ

• แมกนีเซียมกับ. อลูมิเนียม:
  แมกนีเซียมอัลลอยด์นั้นเบากว่าอลูมิเนียม ~ 35% และง่ายต่อการใช้เครื่องจักร, แต่พวกเขามีความแข็งแรงที่ลดลงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ต่ำกว่าเว้นแต่จะได้รับการรักษา.
  อลูมิเนียมมีความเสถียรอุณหภูมิสูงและการใช้งานที่กว้างขึ้นในการบินและอวกาศ.
• แมกนีเซียมกับ. ไทเทเนียม:
  โลหะผสมไทเทเนียมให้ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า แต่มีราคาแพงมากและยากต่อการใช้เครื่องจักร.
  แมกนีเซียมมีน้ำหนักเบาและถูกกว่าอย่างมาก, แต่ไม่เหมาะสำหรับความเครียดสูง, สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง.
• สังกะสี เทียบกับ. โลหะผสมแมกนีเซียม:
  โลหะผสมสังกะสีนั้นหนักกว่าและมีความเสถียรมากขึ้น, ด้วยความสามารถในการหล่อที่ยอดเยี่ยม.
  แมกนีเซียมมีน้ำหนักเบาและเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการลดน้ำหนัก, แม้ว่าจะมีการกัดกร่อนมากขึ้น.
• แมกนีเซียมกับ. พลาสติกวิศวกรรม:
  พลาสติกมีน้ำหนักเบาและป้องกันการกัดกร่อน แต่ขาดความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพความร้อนของแมกนีเซียม.
  แมกนีเซียมนำเสนอการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีขึ้นและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง.

12. บทสรุป

แมกนีเซียมอัลลอยด์มาไกลนับตั้งแต่การพัฒนาครั้งแรกของพวกเขา, การพัฒนาเป็นวัสดุที่หลากหลายด้วยแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย.

การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของคุณสมบัติ, เช่นอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง, ลักษณะการสั่นสะเทือน, และการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า, ทำให้พวกเขามีค่าสูงในอุตสาหกรรมตั้งแต่การบินและอวกาศและยานยนต์ไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการแพทย์.

อย่างไรก็ตาม, ความท้าทายเช่นความไวต่อการกัดกร่อนและความเหนียวของอุณหภูมิห้องต่ำยังคงต้องได้รับการแก้ไข.

ผ่านการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง, ความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญเกิดขึ้นในพื้นที่เช่นเคมีโลหะผสม, กระบวนการผลิต, การป้องกันพื้นผิว, และการเข้าร่วมเทคนิค.

นักเคมีโลหะผสมนวนิยาย, การรักษาพื้นผิวขั้นสูง, และเทคโนโลยีการผลิตที่เกิดขึ้นใหม่นำเสนอโซลูชั่นที่มีแนวโน้มเพื่อเอาชนะข้อ จำกัด เหล่านี้และขยายขอบเขตการใช้งานของโลหะผสมแมกนีเซียมต่อไป.

 

คำถามที่พบบ่อย

โลหะผสมแมกนีเซียมคืออะไร?

โลหะผสมแมกนีเซียมเป็นโลหะโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาทำโดยการรวมแมกนีเซียมเข้ากับองค์ประกอบเช่นอลูมิเนียม, สังกะสี, แมงกานีส, และโลกหายาก.

พวกเขามีการลดน้ำหนักที่ยอดเยี่ยมและใช้ในยานยนต์, การบินและอวกาศ, อิเล็กทรอนิกส์, และสาขาการแพทย์.

แมกนีเซียมอัลลอยดีกว่าอลูมิเนียมหรือไม่?

ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน:

• แมกนีเซียม เบากว่า 33% และง่ายต่อการใช้เครื่อง.
• อลูมิเนียม แข็งแกร่งและทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้น.
  เลือกแมกนีเซียมสำหรับ ความต้องการน้ำหนักเบา, และอลูมิเนียมสำหรับ ความแข็งแรงและความทนทาน.

โลหะผสมแมกนีเซียมที่ดีที่สุดคืออะไร?

โลหะผสม“ ดีที่สุด” แตกต่างกันไปตามอุตสาหกรรม. นี่คือนักแสดงชั้นนำบางคน:

• AZ91D - โลหะผสมหล่อที่ใช้กันมากที่สุดที่มีความแข็งแรงดี, ความต้านทานการกัดกร่อน, และความสามารถในการหล่อ.
• zk60 -โลหะผสมดัดที่มีความแข็งแรงสูงที่ใช้ในส่วนประกอบการบินและอวกาศและมอเตอร์สปอร์ต.
• อิเล็กตรอน 21 / อิเล็กทรอนิกส์ we43 -โลหะผสมที่หายากขั้นสูงที่มีความต้านทานการคืบสูงและความเสถียรทางความร้อนสำหรับการบินและอวกาศ.
• az31b - อเนกประสงค์, เชื่อมได้, และใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแผ่นรีดและการอัดขึ้นรูป.

โลหะผสมแมกนีเซียมแข็งแกร่งกว่าไทเทเนียมหรือไม่?

เลขที่. ไทเทเนียมมีความแข็งแกร่งและทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้น, แต่ยังหนักและแพงกว่า. แมกนีเซียมใช้เมื่อ การประหยัดน้ำหนัก มีความสำคัญมากกว่า ความแข็งแรงสูงสุด.