镁铝合金的综合性能介绍及应用前景分析

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镁铝合金在欧、美、日、韩等发达国家的汽车材料使用的比重在15%，而我国仅有约3%，在倡导汽车轻量化的今天，比铝合金还轻1/3的镁铝合金，以其优秀材料特性使我们相信它将大放异彩。下面我们就科普一下镁及镁合金的基本知识。

1、镁元素的基本特性

镁的元素代号为Mg，镁的密度小，易于燃烧，这是由于它的物理、化学性质所决定的。20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3，液态金属镁的密度为1.58g/cm3；在标准大气压下，金属镁的熔点是（650±1）℃，沸点为1090℃。在空气中加热时，金属镁在632℃～635℃开始燃烧。因此决定了镁的制备及合金冶炼工艺比较复杂。工业用镁的纯度可达到99.9%，但是纯镁不能用作结构材料，在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度，目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。

2、镁合金的特性

①质轻

镁的比重只有1.8G/CM3,铝合金的比重为2.7G/CM3，镁合金比铝合金轻30%，比钢轻80%。所以，汽车及手提电子产品中镁合金已成为零件制造成理想材料。

②强度

镁合金在金属及塑料等工程材料中，具有极佳的强度/重量比。屈服强度160MPa，抗拉强度240MPa.

③压铸性

在保持良好的结构条件下，镁合金允许铸件壁厚最小达到0.6mm，这是塑料在相同强度下无法达到的。铝合金的压铸性能也要在1.2-1.5mm以上时才能与镁合金相比。镁合金较易压铸成型，适合大批量压铸生产（生产速度可达铝的1.5倍）。此外，镁合金模的磨损也较铝为低。主要原因就是铝的粘度高。

④吸震性

镁有极好的滞弹吸震性能，可吸收震动和噪音，用作设备机壳可减少噪音传递、预防冲击和防止凹陷损坏。作为LCD或是LED的背板是好的。

⑤刚性

镁的刚性为铝的2倍并比大部分塑胶高。镁有良好的抗应力阻力。

⑥高电磁干扰屏障

镁合金有更高的电导率特性，适合生产防止电子产品产生电磁辐射的外壳制品。

⑦良好的切削性能

镁比铝和锌有更好的切削性，使镁成为更易切削加工的金属材料。

⑧镁合金的比热容较小，合金液的冷却速度快。

⑨镁合金和模具钢材的亲和力小，不易粘附模具。

3、镁合金材料的优点

①重量轻

镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，它的比重为铝合金的６８％，锌合金的２７％，钢铁的２３％，它除了做３Ｃ产品的外壳、内部结构件外，还是汽车、飞机等零件的优秀材料。

②比强度、比刚度高

镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。

③吸震性好

在相同载荷下，吸震性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。

④电磁屏蔽性佳

3Ｃ产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过１００ｄｂ的电磁干扰。

⑤散热性好

一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。

⑥质感佳

镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。

⑦可回收性好

只要花费相当于新料价格的40%~60%，就可将镁合金制品及废料回收利用。

⑧稳定的资源提供

镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分。

4、镁合金压力铸造的优点

①高的生产率；

②高精度；

③好的表面质量；

④精细的铸件晶粒；

⑤可压铸薄壁和复杂结构的产品。

5、镁合金压铸和铝合金压铸相比

①生产率高50%；

②可使用钢模，延长服务寿命；

③更低的潜热，节省能量；

④好的机加工性；

⑤模具成本节省30%~40%；

⑥熔体具有更高的流动性。

6、镁合金压力铸造缺点

①由于极高的液体填充速度和凝固速度，易产生卷入性气孔，进胶，排气和冷料处理尤为重要；

②同一铸件厚度跨度小，壁厚需要尽可能均匀；

③便宜的压铸合金，有限的机械性能；

④有限的可使用压铸合金种类，一般手机行业用AZ91D；

⑤由于铸件晶粒尺寸细小，抗蠕变能力较差；

⑥抗蠕变的Mg-Al-RE镁合金的铸造性较差，而且昂贵；

⑦不能进行热处理；

⑧不适合焊接。需要用保护气体。

7、镁铝合金牌号表示方法

国际上倾向于采用美国试验材料协会(ASTM)使用的方法来标记镁合金。

镁合金中合金元素代号见下表：

镁合金：英文字母（两个）+数字（两个） +英文字母；

前面两个字母：第一个字母：含量最大的合金元素；

第二个字母：含量为第二的合金元素；

数字：表示两个主要合金元素的含量：

第一个数字：第一个字母的重量%；

第二个数字：第二字母的重量%。

最后面的英文字母：

后缀字母A、B、C、D、E为标识代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金。

如AZ91E表示主要合金元素为Al和Zn，其名义含量分别为9%和1%，E表示AZ91E是含9%Al和1%Zn合金系列的第五位。、

国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金，主要有以下4个系列：AZ系列Mg-Al-Zn；AM系列Mg-Al-Mn；AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。

镁合金中的元素代码

8、国内常用的镁铝合金牌号AM50、AM60、AZ91D之间的区别。

首先是合金成分不同：AM50 AM60 是Mg-Al-Mn系列，AZ91D是Mg-Al-Zn系列。

AZ91D 最普遍使用的镁合金，拥有高强度及优良的铸造性能，多用于摩托车，电脑配件，外壳，盖子，家用电器产品的壳体等。
AM50A，AM60B 除高强度及铸造性能外，更有卓越的延伸性和吸震性；AM60B拥有相对更高的抗拉强度，多用于汽车上的座位框架，仪表盘，支架，方向盘等。

铝合金与镁铝合金铸件的机械性能差异

参数与特性	镁压铸件	铝压铸件
最小拔模角度【°】	0—1.5	1—2
最小壁厚【mm】	0.6	2—2.5
典型模具寿命【铸次】	25w—30w	10w—15w
机加工性能	很好	好
焊接/连接性	中等	好
可回收性	好	好