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特色鮮明的鎂合金

2019-12-06 14:06 ?瀏覽:

中國(guó)在發(fā)展鎂合金方面特別是對(duì)鎂-稀土合金的研發(fā)居世界領(lǐng)先地位,受到全球刮目相看,除了前面談的一些成就,主要成就還有:

低成本非稀土鎂合金

目前發(fā)展的新型鎂合金的85%以上都或多或少含有稀土,它們的價(jià)格昂貴,提高了合金的價(jià)格,使其身價(jià)倍增,但在性?xún)r(jià)比上卻大打折扣,推廣應(yīng)用不易。因此,研發(fā)低成本非稀土型的高性能鎂合金顯得非常必要,中國(guó)在發(fā)展這類(lèi)合金方面也取得了非凡的成就,碩果累累,如上海交通大學(xué)的ASZ511Sb合金、AT72合金、AX51合金。

ASZ511Sb(Mg-5Al-1Zn-1Si-0.6Sb)合金,它是一種金屬型重力鑄造合金,不含高價(jià)合金元素,其主要合金元素為鋁、鋅、硅,還含有少量的銻與微量的稀土,用于金型重力鑄造,鑄件的室溫屈服強(qiáng)度95N/mm2,抗拉強(qiáng)度Rm=235N/mm2,伸長(zhǎng)率A=12%。合金的顯微組織為α-Mg+共晶體,其晶體中的Mg2Si呈漢字狀,Sb的加入顯著細(xì)化了Mg2Si,使它成為均勻分布的顆粒。該合金在200℃、50N/mm2條件下的抗蠕變強(qiáng)度與稀土耐熱鎂合金AE42(Mg-4Al-2RE-0.2Mn)合金的相當(dāng),因此可以在100~150℃的溫度下長(zhǎng)期工作。該合金在5%NaCl鹽霧試驗(yàn)時(shí)的腐蝕速率比AZ91D合金的低10%。

AT72鑄造鎂合金也是上海交通大學(xué)研發(fā)的,用于金屬型重力鑄造,以鋁、錫為主要合金元素,還含有鋅、錳、稀土等微量元素,金屬型重力鑄件的室溫屈服強(qiáng)度Rp0.2=90N/mm2,抗拉強(qiáng)度Rm=225N/mm2,伸長(zhǎng)率A=7%。鑄態(tài)合金的顯微組織以α-Mg固溶體為基體,其中分布著離異共晶Mg17Al12和少量的Mg2Sn,固溶處理后,Mg17Al12溶入基體,但仍有少量的Mg2Sn相。該合金的鋁含量不多,有較好的壓鑄成形性能,與AZ91D合金的相當(dāng),但因鋁的含量少,僅7%,重力鑄件的時(shí)效強(qiáng)化效果較弱。AT72-T5合金壓、鑄件的室溫力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度Rp0.2=125N/mm2,抗拉強(qiáng)度Rm=225N/mm2,伸長(zhǎng)率A=4.5%。該合金的抗腐蝕性能與傳統(tǒng)AZ91D合金的相當(dāng)。

AX51合金是一種壓鑄合金,以Al、Sr為主要合金元素,Ti為次要合金元素,是上海交通大學(xué)研制的,重力鑄件的典型組織為α-Mg+共晶體(α-Mg+Al4Sr),含鈦的Mg-5Al-1Sr合金的顯微組織發(fā)生了明顯的變化,晶界上的共晶組織由粗大的層片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钆c短棒狀,因而力學(xué)性能有較大提高。AX51合金壓鑄件的典型力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度Rp0.2=138N/mm2,抗拉強(qiáng)度Rm=270N/mm2,伸長(zhǎng)率A=7%。Mg-5Al-1Sr-Ti合金在175℃/70N/mm2的穩(wěn)態(tài)拉伸蠕變速率比不含Sr、Ti合金的小1個(gè)數(shù)量級(jí)。

功能材料

鎂合金的是一類(lèi)前景廣寬的功能材料,典型的功能材料為:鎂儲(chǔ)氫材料、醫(yī)用鎂材、阻尼鎂材、鎂電池材料、鎂陽(yáng)極材料等。功能鎂合金是一類(lèi)新型的高技術(shù)材料,是鎂產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域,是世界材料工作者關(guān)注的重要焦點(diǎn)之一。鎂合金是一類(lèi)可降解新型醫(yī)用材料,具有巨大的優(yōu)勢(shì)和潛力。

在常壓與約250℃時(shí)鎂與H2可形成MgH2,而在低壓與重高溫度下又能釋放氫,因而是一類(lèi)有效的儲(chǔ)氫材料,純鎂的儲(chǔ)氫率高達(dá)7.6%,即10kg鎂中可以?xún)?chǔ)存0.76kg氫,把氫儲(chǔ)存在合金中,可以控制釋放速度,保證使用安全性。

鎂的電極電位低,具有非常優(yōu)秀的電化學(xué)性能,可以作為一次電池與二次電池的電極,可用于制造各種高容量電池,鎂與鋰的物理化學(xué)性能相似,但鎂電池?zé)o毒,對(duì)環(huán)境友好,安全性高、易操作,資源豐富,價(jià)格合理,作為電池材料具有極大的優(yōu)勢(shì)。目前商用鎳氫電池的儲(chǔ)氫材料為L(zhǎng)aNi5,儲(chǔ)氫量?jī)H約1.4%,比容量約330mAh/g,限制了鎳氫電池的應(yīng)用的推廣。上海交通大學(xué)通過(guò)向LaNi5添加少量Mg,大大提高了其電化學(xué)容量,其比容量達(dá)到400mAh/g,并有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

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