轻质合金材料及其应用.ppt

轻质合金材料 铝、镁、钛等轻金属密度小： 镁(1.74 g/cm3)、铝(2.70 g/cm3)、钛(4.5 g/cm3)。 其相应的铝合金、镁合金和钛合金则被称为轻合金。 一 铝合金 1、铝及铝合金性能特点 纯铝具有银白色金属光泽, 密度小(2.72 ), 熔点低(660.4℃), 导电、导热性能优良。 耐大气腐蚀，易于加工成形. 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。 铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。 铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。 铝合金的用途 铝合金在20世纪初才开始工业应用。 铝合金在二战期间主要用于军用飞机。 战后，铝合金开始转入民用，范围由航空扩展到建筑、包装、交通运输、机械制造等行业。 知道目前，铝合金用量和范围仅次于钢铁，成为第二大金属材料。 高强度、高韧性是铝合金的主要方向。 常用铝合金 ① 防锈铝合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是 常用的Al-Mn系合金有抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。 常用的Al-Mg系合金有 LF5（ 5A05 ）, 其密度比 ② 硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。 ③ 超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金. 热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金有主要用于工作温度较低、受力较大的结构件, 如飞机大梁、起落架等. ④ 锻铝合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等. ⑤铸造铝合金 包括： Al- Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系。 ⑴ Al-Si系铸造铝合金 加入其他合金元素的铝硅铸造合金。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。 ⑵ Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。 ⑶ Al-Mg系铸造铝合金 这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差,耐热性低。 ⑷ Al-Zn系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。 ※手机、电脑、笔记本电脑等3C产品 全镁合金手机、笔记本电脑等3C产品 ※兵器（减重） ※汽车、摩托车、飞机零件 （减震、节能、提高驾乘舒适度） 轿车用镁合金轮毂 直升机变速箱壳体 轿车用镁合金齿轮箱 ※镁合金曲轴发动机左、右箱体盖； ※镁合金曲轴发动机后盖； ※镁合金前、后轮毂； ※镁合金后扶手； ※镁合金锁扣。 全镁概念摩托车，12个零部件 用镁合金替代（减重6Kg） 阻燃镁合金抗氧化方法 (1) 熔剂保护阻燃法。在镁合金整个熔炼过程中，在熔剂保护下隔绝大气进行。镁合金采用熔剂保护防燃使用最早也最广泛，具有工业应用价值。 (2) 气体保护阻燃法。常用气体为SF6、CO2和SO2。其中SF6为无色无味无毒气体，是最常用的镁合金保护气氛。 但SF6、CO2等气体具有强烈的“温室效应”，由于它们对环境的污染需要找到一种合适的替代气体。 (3) 添加合金元素阻燃法。在镁合金中只需加入少量的Be、Ca，可制备出燃点很高的阻燃镁合金。Be与O2生成BeO膜致密，也有明显的阻燃作用，但Be、Ca的加入量需要严格控制，否则会强烈恶化组织，造成晶粒长大和热裂倾向加大。 ※耐腐蚀镁合金 合金元素对镁腐蚀速率的影响 提高镁合金耐蚀性能的工作： ◆ 提高镁及镁合金的纯度； ◆ 添加新合金化元素开发新合金； ◆ 表面保护； 化学处理、阳极氧化、有机物涂层、电镀 ◆ 采用新工艺和新技术； 快速凝固技术、离子注入 激光表面熔覆 高温应用的铸造镁合金 普通Mg-Al、Mg-Zn系铸造镁合金使用温度限于150~200°C。应用于更高温度下的耐热镁合金主要是Mg-RE、Mg-Th系合金。 钍是提高镁合金高温性能最有效的合金元素，但钍的低放射性限制了Mg-Th合金的应用。 Mg-RE合金中加入少量的锆（Zr）、 La、Ce等能够起到晶粒细化、提高抗拉强度等作用。 添加钪、钇对镁合金的有益影响是又一个非常重要的发现，Drits等开发了一系列耐热高强WE型镁合金。该类合金良好的力学性能使其广泛应用于赛车及飞行器变速箱壳体上。