第二章 镁及镁合金.ppt

2.1 概述 2.2 纯镁 2.3 镁的合金化原理 2.4 变形镁合金 2.5 铸造镁合金 2.6 镁合金的应用 2.1 概述 Mg是地壳中蕴藏量较多的金属元素之一，大约为2.1%，仅次于Al和Fe而位居第三。主要以以下几种方式存在： 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) 菱镁矿：magnesite (MgCO3) 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O). 另外，还有大量的Mg储存在海水中。 dolomite白云石 Magnesite菱镁矿 Carnallite光卤石 镁的来源 ????1755年：英国D.BLACK正式确定镁的存在。 1808年，英国H.DAVY用钾还原氧化镁，制得镁。 ????1886年：德国将镁应用于工业领域。 ????1909年：德国生产出镁合金铸件。 ????1916年：美国道屋化学公司开始生产电解镁。 ????1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。 ????1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万 吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。 ????1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。 ????20世纪70年代：镁合金材料价格上扬，应用受阻。 ????20世纪80年代：汽车轻量化，镁压铸件应用增加。 ????20世纪90年代中期：原镁产量大增，价格和铝相近，压铸工艺技术设备完 善，镁应用进入成熟阶段，发展速度空前。 ????1991年：全球汽车用镁压铸件2.5万吨。 ????1995年：全球汽车用镁压铸件5.6万吨。 ????2000年：全球汽车用镁压铸件近15万吨，占全球镁压铸件的80%。 ????2005年：全球镁压铸件比上年增长8%。 镁的发展过程 我国镁合金压铸件应用进展 20世纪50年代，镁合金压铸件用于制造飞机结构件。 ????20世纪70年初，应用于风动工具。 ????20世纪80年代，桑塔纳汽车变速器上下壳体用镁合金压铸件。 2010年镁产量达到50万吨。 纯镁的特性 镁为密排六方结构。熔点648.9℃。 25℃时晶格常数为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。 密度低，常用结构材料中最轻的金属： 20℃时密度1.738g/cm3。 体积热容比其他金属都低： 20℃时的体积热容为1781 J/(dm3·K)， 铝：2430 铁：3521 铜：3459 钛：2394 锌：2727 镍：4192 镁及其合金是加热升温与散热降温都比其他金属快。 2.2 纯镁 化学活性高： 潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈的腐蚀。 室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。 室温强度低、塑性差： 纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不能直接用做结构材料。 36 12.5 11.5 45 9.0 20.0 变形状态 30 9 8 45 2.5 11.5 铸态 HBS ψ(％) ε(％) E/ GPa σs／MPa σb／MPa 加工状态 0.0 ? — — 0.005 0.05 0.05 0.02 0.002 0.03 0.05 99.80 Mg9980 0.01 ? — — 0.005 0.03 0.02 0.004 0.001 0.02 0.04 99.90 Mg9990 0.005? 0.01 — — 0.003 0.01 0.01 0.002 0.001 0.01 0.003 99.95 Mg9995 0.005 — 0.001 0.001 0.002 0.002 0.004 0.0005 0.0005 0.003 0.002 99.98 Mg9998 其它单个杂质 Zn Pb Ti Cl Mn Al Cu