镁及变形镁合金

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　　镁和铝同属轻有色金属，镁的主要物理性能数据见表1，其特点是比重小(1.7g/cm3)，比铝还小；比热和膨胀系数较大(超过铁的1倍，也高于铝)；弹性模量在常用金属中是最低的。镁的化学活性很强，在空气中也能形成有保护性的氧化膜，但这种膜很脆，不致密，远不如铝合金氧化膜坚实，所以镁的抗蚀性很差。

　　纯镁的机械性能较低(变形状态σb=200MPa,σs=90MPa,δ=11.5%,ψ=12.5%)，抗腐蚀能力也很低，因而不能直接用做结构材料。故在镁中加入铝、锌、镁、锆、铈等合金元素，创造了各种不同的镁合金。根据化学成分和工艺性能可将镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。变形镁合金的牌号、化学成分及应用情况见表23所示。变形镁合金的牌号由汉语拼音字母MB加合金序号表示，例如MB8表示8号镁合金。

　　变形镁合金按合金元素的种类可分为Mg-Al系，Mg-Al-Zn系，Mg-Zn-Zr系和Mg-Mn-Ce系等四类合金。合金元素铝和锌可以提高合金的机械性能，当它们的含量较高时，可形成Mg4,Al3，MgZn等金属间化合物。稀土元素铈的加入主要在晶界上析出金属间化合物Mg9Ce，起强化晶界作用。Mn主要提高抗蚀性，并细化晶粒。Zr可细化晶粒和提高机械性能。含铈较高的镁合金，如MB14(含2%锰、3%铈)属于热强镁合金，其最高工作温度可达200℃。图35为Mg-Al-Zn系合金状态图的一个垂直截面，图中b-b虚线相当于MB5的成分。由图可知，MB5的熔化温度是530℃，从270℃开始，合金中有第二相析出。

　　图35 Mg-Al-Zn状态图的一个截面

　　镁合金的主要优点是具有较高的比强度和比刚度，其强度一般为198～294MPa，弹性模量为44100MPa，均较其他合金为低，但由于其比重只有1.7g/cm3，故其比强度仍然与结构钢相近。同时，镁合金具有较好的减振能力和良好的切削加工性。因镁合金的抗蚀性差，使用时要采用氧化处理和涂漆保护等防护措施。镁合金在航空工业中主要用于制作各种框架、壁板、轮毂、机匣等零件。

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