鎂合金作(zuò)為(wèi)最輕的工(gōng)程金屬材料,被譽為(wèi)“21世紀的綠色工(gōng)程材料”,強度高、耐沖擊、散熱好、尺寸穩定和彈性模量大,承受沖擊載荷能(néng)力比鋁合金強。鑄造鎂合金具(jù)有(yǒu)比強度和比剛度高、震動阻尼容量大,在汽油、煤油和潤滑油中(zhōng)性能(néng)穩定等特點。這些特性使鎂合金應用(yòng)領域十分(fēn)廣泛,如交通運輸、電(diàn)子工(gōng)業、軍工(gōng)等領域。尤其在航空航天、軌道交通、電(diàn)子産(chǎn)品、生物(wù)醫(yī)用(yòng)、自行車(chē)、建築裝(zhuāng)飾等領域應用(yòng)前景廣闊,已經成為(wèi)未來新(xīn)型材料的發展方向之一。
鎂合金應用(yòng)領域
一:航空航天
從20世紀開始,鎂合金就在航空航天領域得到應用(yòng)。鎂合金可(kě)以大大改善飛行器的氣體(tǐ)動力學(xué)性能(néng)并能(néng)明顯減輕其結構重量,因此,許多(duō)部件用(yòng)鎂合金制作(zuò)。一般航空用(yòng)鎂合金主要是闆材和擠壓型材,少部分(fēn)是鑄件。經過先進的加工(gōng)技(jì )術處理(lǐ)過的鎂合金,擁有(yǒu)着耐高溫、耐腐蝕等超強屬性,被廣泛應用(yòng)在飛機、發動機、導彈等關鍵部位的制作(zuò)上。随着鎂合金生産(chǎn)技(jì )術的發展,性能(néng)會不斷提高,應用(yòng)範圍也會不斷擴大。
二:高速列車(chē)
憑借着速度快、能(néng)耗低、環境舒适的設計特點,高鐵在現代運輸手段中(zhōng)占據着極其重要的位置。為(wèi)了保證這些方面特性的優化,列車(chē)輕量化是非常必要的技(jì )術,鎂合金自然擔起了這份重任。目前,法國(guó)、日本、中(zhōng)國(guó)等多(duō)個國(guó)家的高鐵,已經在大量使用(yòng)鎂合金制作(zuò)零部件,成為(wèi)了高速列車(chē)輕量化的關鍵材料。
三:汽車(chē)零件
鎂合金已被發達國(guó)家廣泛用(yòng)于汽車(chē)儀表闆、座椅支架、變速箱殼體(tǐ)、方向操縱系統部件、發動機罩蓋、車(chē)門、發動機缸體(tǐ)、框架等零部件上。用(yòng)鎂合金制造汽車(chē)零部件,可(kě)以顯著減輕車(chē)重,降低油耗,減少尾氣排放量,提高零部件的集成度,提高汽車(chē)設計的靈活性等。通常汽車(chē)自重每減輕10%,燃油效率可(kě)提高5.5%,廢氣排放相應減少。随着技(jì )術的發展,鎂合金在汽車(chē)領域的應用(yòng)範圍會更廣。
四:電(diàn)子産(chǎn)品
鎂合金具(jù)有(yǒu)優異的薄壁鑄造性能(néng),其壓鑄件的壁厚可(kě)達0.6~1.0mm,并保持一定的強度、剛度和抗撞能(néng)力,這非常有(yǒu)利于産(chǎn)品超薄、超輕和微型化的要求。另外,鎂合金還具(jù)有(yǒu)防震、抗磨損及可(kě)屏蔽電(diàn)磁波的特殊功能(néng)。因此,單反相機中(zhōng)的骨架常用(yòng)鎂合金來制作(zuò),一般中(zhōng)高端及專業數碼單反相機都采用(yòng)鎂合金做骨架,使其堅固耐用(yòng)、手感好。
五:軍工(gōng)裝(zhuāng)備
軍事裝(zhuāng)備中(zhōng)使用(yòng)鎂合金可(kě)以提高結構件強度,減輕裝(zhuāng)備重量,提高武器命中(zhōng)率,例如掩體(tǐ)支架、迫擊炮底座和導彈等。 随着鎂合金研究的深入及材料性能(néng)的提高, 鎂合金在兵器中(zhōng)的應用(yòng)會越來越多(duō)。
六:生物(wù)醫(yī)用(yòng)
鎂合金容易加工(gōng)成形,并且具(jù)有(yǒu)優良的綜合力學(xué)性能(néng)以及獨特的生物(wù)降解功能(néng),而鎂又(yòu)是人體(tǐ)所必需的宏量金屬元素之一,因此鎂合金是醫(yī)用(yòng)金屬材料的不二選擇。鎂合金的彈性模量約為(wèi)45GPa,也接近于人體(tǐ)骨骼(10~40GPa),能(néng)有(yǒu)效緩解甚至避免“應力遮擋效應”;鎂合金在人體(tǐ)中(zhōng)釋放出的鎂離子還可(kě)促進骨細胞的增殖及分(fēn)化,促進骨骼的生長(cháng)和愈合。不僅如此,鎂合金的加工(gōng)性能(néng)遠(yuǎn)優于聚乳酸、磷酸鈣等其他(tā)類型可(kě)降解植入材料,因此其在心血管支架方面也具(jù)有(yǒu)臨床應用(yòng)價值。
鎂合金容易加工(gōng)成形,并且具(jù)有(yǒu)優良的綜合力學(xué)性能(néng)以及獨特的生物(wù)降解功能(néng),而鎂又(yòu)是人體(tǐ)所必需的宏量金屬元素之一,因此鎂合金是醫(yī)用(yòng)金屬材料的不二選擇。鎂合金的彈性模量約為(wèi)45GPa,也接近于人體(tǐ)骨骼(10~40GPa),能(néng)有(yǒu)效緩解甚至避免“應力遮擋效應”;鎂合金在人體(tǐ)中(zhōng)釋放出的鎂離子還可(kě)促進骨細胞的增殖及分(fēn)化,促進骨骼的生長(cháng)和愈合。不僅如此,鎂合金的加工(gōng)性能(néng)遠(yuǎn)優于聚乳酸、磷酸鈣等其他(tā)類型可(kě)降解植入材料,因此其在心血管支架方面也具(jù)有(yǒu)臨床應用(yòng)價值。
鎂及鎂合金作(zuò)為(wèi)骨固定材料的優勢在于其與人骨密度及力學(xué)性能(néng)接近,可(kě)有(yǒu)效降低應力遮擋效應,同時鎂降解的堿性環境可(kě)起到抗菌的作(zuò)用(yòng),鎂對骨組織具(jù)有(yǒu)良好的相容佳,鎂還有(yǒu)促血管化的作(zuò)用(yòng)。鎂越來越多(duō)的優勢正在被人們發現,因此可(kě)以說鎂及鎂合金作(zuò)為(wèi)骨固定材料的潛力十分(fēn)巨大。下圖為(wèi)中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院金屬研究所研發的部分(fēn)鎂合金骨植入器件。
六:其他(tā)領域
鎂合金在我們生活中(zhōng)其他(tā)的領域也應用(yòng)廣泛,比如在摩托車(chē)和自行車(chē)上的應用(yòng)。自行車(chē)是鎂合金合新(xīn)的應用(yòng)領域,主要用(yòng)作(zuò)自行車(chē)車(chē)架。鎂合金的優勢在于不但輕便、快速、舒适,而且有(yǒu)口可(kě)以使管徑變小(xiǎo)、管壁變薄、車(chē)架更強固。用(yòng)鎂合金制造的折疊式自行車(chē)車(chē)架質(zhì)量僅1.4kg。輪椅是康複設施的代表性器械之一,選用(yòng)AZ31鎂合金制作(zuò)輪椅架或除車(chē)輪外其餘部件基本上都用(yòng)鎂合金制造,可(kě)減重15%左右,既輕巧又(yòu)靈活。鎂合金在造船工(gōng)業和海洋工(gōng)程中(zhōng)主要用(yòng)于航海儀器、水中(zhōng)兵器、海水電(diàn)池、潛水服、犧牲陽極、定時裝(zhuāng)置等。
我國(guó)開發了多(duō)種高性能(néng)稀土鎂合金材料。航空航天用(yòng)高強耐熱Mg-Gd-Y-Zr 系鎂合金材料在性能(néng)方面已經達到國(guó)際先進水平,但在大型複雜高強耐熱鑄造鎂合金鑄件凝固理(lǐ)論及成形工(gōng)藝方面遠(yuǎn)落後于發達國(guó)家。迄今為(wèi)止,國(guó)際上隻有(yǒu)美國(guó)和蘇聯有(yǒu)鎂锂系合号,國(guó)内關于鎂锂合金的研究還很(hěn)有(yǒu)限,尤其是對超輕鑄造鎂锂合金的相關研究非常缺乏,這與鎂锂合金在航空航天及電(diàn)子工(gōng)業等領域的巨大應用(yòng)前景不相稱。
高強耐熱鎂合金是國(guó)外的重點研究方向,IBM公(gōng)司加工(gōng)的鎂锂合金應用(yòng)在Saturn V火箭計算機室和雙子座宇宙飛船上,在軍事上DOW公(gōng)司開發Mg-14Li-1.5Al-0.08Mn用(yòng)于加工(gōng)M113軍用(yòng)運輸車(chē)的殼體(tǐ)。鎂锂合金還被德(dé)國(guó)、日本等國(guó)的科(kē)學(xué)家開發用(yòng)于醫(yī)療器械、電(diàn)子産(chǎn)品等用(yòng)途。
(文(wén)章來源:搜狐網)