来源:上海隆司新材料科技有限公司 时间:2024-12-17 08:45:19 [举报]
镁合金应该是工程应用中轻的结构金属材料,但目前它们在重要领域的实际利用并不令人满意。镁合金在室温下强度低,塑性差,直接限制了其大规模工业利用。实现商用镁合金的强度-延展性协同作用对于制造镁合金承重部件具有重要意义。近年来,可以使用严重的塑性变形(SPD)工艺来获得超细或细晶粒结构,从而提高金属的强度。Koch提到通过高压扭转(HPT)工艺和等通道角压(ECAP)工艺生产的超细晶粒尺寸金属实现了高强度。研究显示,在Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金经过6次多向锻造(MDF)后,平均晶粒尺寸从200 μm减小到5.1 μm,屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和失效伸长率(EF)显著增强。在SPD方法中,MDF工艺可以开发大尺寸钢坯,同时具有成本低,操作简单的优点。
镁的弹性模量(刚度)均为45 吉帕(GPa)。相比之下,铝为69 GPa,钢为190-210GPa。许多部件的刚度有限,这是镁需要克服的一个重大障碍。低刚度材料需要更大的横截面才能达到相同的性能。这通常会导致成本增加和部件尺寸变大,从而使部件难以安装在车辆内的允许空间(称为封装空间)中。组件成功案例是刚度来自组件固有几何形状的设计,例如车轮或汽车中控台下方的U 形内部结构。
锻造材料比铸件更,因为它们具有更好的性能,从而带来更好的性能。这使得锻造更适合于面对更高机械载荷的部件。一般来说,锻造零件也往往比铸件更厚,尺寸更小。
镁锻件是由锻坯制成的,锻坯基本上是一根棒或杆,被放入锻压机中,然后被压缩成所需的形状。由于所有坯料都将成为终锻件的一部分,因此每一英寸锻造坯料都需要具有正确的化学成分,甚至是表面。有两种类型的锻坯——铸态锻坯或挤压锻坯。铸态锻造原料不太理想,因为铸造原料往往具有孔隙率,这会导致薄弱点。铸坯也进一步加工,以获得正确的性能。“铸态镁锻件需要在锻造前进行全面机加工、均质化和超声波检测,”美国镁公司的Rick DeLorme解释说]。“注意降低应变和应变率,同时注意在初始镦锻期间保持温度以呈现锻造结构。”
锻造镁合金轮毂市场拓展进展很大,改装市场已经初具规模,车市场也已经实现选配。在汽车上应用的中大型镁合金零部件有仪表盘支架、座椅支架、中控支架、显示屏支架等,目前中大型镁合金零部件在汽车领域的覆盖率还较低,随着越来越多有设计能力的公司介入,产品价格降到合理价位,在汽车领域的渗透率将大幅提升。
镁合金可以通过压铸、挤压、锻造等多种成型方法,实现复杂形状零部件的大规模生产。镁合金在高温下依然具有良好的塑性和抗变形性,有利于热加工和成形。
科学家和工程师通过添加合金元素或进行表面处理等方式,有效改善了镁合金的腐蚀性能,使其适用于更广泛的应用场景。
镁合金是一种环保材料,它可以与环境中的氧气和水进行反应,生成氧化镁和氢气,不会产生对环境有害的废弃物。镁合金具有很好的可回收性,对于节约资源和保护环境具有积极意义。
它作为轻量高强的未来材料之选,具有诸多优势,包括高强度与轻量化优势、良好的加工性能和成型性,以及其耐腐蚀性与环保特点。
这些优势使得镁合金在航空航天、汽车工业和医疗设备等领域拥有广泛的应用前景,同时也为材料科学领域的研究者带来了新的挑战和机遇。
航空航天器的发动机和动力系统工作在高温环境下,因此材料需要具有良好的高温稳定性和抗氧化性。航空航天工业要求材料具有的耐磨性和疲劳寿命,以确保航空器和航天器的长期可靠运行。
镁合金常用于飞机的机身结构,如机身壁板、梁和框架等。由于镁合金的轻质化优势,它可以减轻飞机的整体重量,提高燃料效率和飞行性能。
它也被广泛用于飞机的起落架系统。镁合金具有的强度和耐腐蚀性,在起落架中可以承受高压和冲击载荷,同时也能应对复杂的环境条件。
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