鎂合金特性及與其它三大合金對(duì)比

隨著人們生活品質(zhì)的提高，對(duì)產(chǎn)品審美和品質(zhì)的要求也在不斷提升。越來越多的消費(fèi)類產(chǎn)品采用合金材料來制作。金屬材料給人高端、堅(jiān)固、耐用的品質(zhì)感，而傳統(tǒng)的塑料外殼產(chǎn)品在消費(fèi)者心中逐漸被貼上“廉價(jià)”和“低品質(zhì)”的標(biāo)簽。對(duì)于消費(fèi)類產(chǎn)品而言，常用的合金材料有鋁合金、鋅合金和鎂合金。鈦合金由于其生物相融性好，常用在醫(yī)療領(lǐng)域。歸納性的總結(jié)先放在前面，見以下性能表。四種合金物理性能對(duì)比這四種合金，鈦合金最硬，強(qiáng)度也最高。硬度方面，鈦合金要遠(yuǎn)硬于其他三種合金。就抗拉強(qiáng)度而言，鈦合金強(qiáng)于鋅合金，其次是鎂合金，強(qiáng)度最低的是鋁合金。但就產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，還需要考慮重量，如果將比重考慮進(jìn)去，鋅合金由于密度最大，比強(qiáng)度反而最小。鈦合金和鎂合金比強(qiáng)度高，但鈦合金價(jià)格昂貴，加工性能不好，因此在需要綜合考慮重量和強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件中，多采用鎂合金。鎂及鎂合金鎂的密度小，易于燃燒，這是由于它的物理、化學(xué)性質(zhì)所決定的。20℃時(shí)金屬鎂的密度是1.738g/cm3，液態(tài)金屬鎂的密度為1.58g/cm3；在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，金屬鎂的熔點(diǎn)是（650±1）℃，沸點(diǎn)為1090℃。在空氣中加熱時(shí)，金屬鎂在632℃～635℃開始燃燒。因此決定了鎂的制備及合金冶煉工藝比較復(fù)雜。工業(yè)用鎂的純度可達(dá)到99.9%，但是純鎂不能用作結(jié)構(gòu)材料，在純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素形成的鎂合金具有較高的強(qiáng)度，目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用于航空、航天、運(yùn)輸、化工、火箭等工業(yè)部門。鎂合金特性①質(zhì)輕：鎂的比重只有1.8G/CM3,鋁合金的比重為2.7G/CM3，鎂合金比鋁合金輕30%，比鋼輕80%。所以，汽車及手提電子產(chǎn)品中鎂合金已成為零件制造成理想材料。②強(qiáng)度：鎂合金在金屬及塑料等工程材料中，具有極佳的強(qiáng)度/重量比。屈服強(qiáng)度160MPa，抗拉強(qiáng)度240MPa。③壓鑄性：在保持良好的結(jié)構(gòu)條件下，鎂合金允許鑄件壁厚最小達(dá)到0.6mm，這是塑料在相同強(qiáng)度下無(wú)法達(dá)到的。鋁合金的壓鑄性能也要在1.2-1.5mm以上時(shí)才能與鎂合金相比。鎂合金較易壓鑄成型，適合大批量壓鑄生產(chǎn)（生產(chǎn)速度可達(dá)鋁的1.5倍）。此外，鎂合金模的磨損也較鋁為低。主要原因就是鋁的粘度高。鎂合金壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)包括高的生產(chǎn)率；高精度；好的表面質(zhì)量；精細(xì)的鑄件晶粒；可壓鑄薄壁和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。④減震性：鎂有極好的滯彈吸震性能，可吸收震動(dòng)和噪音，用作設(shè)備機(jī)殼可減少噪音傳遞、預(yù)防沖擊和防止凹陷損壞。作為L(zhǎng)CD或是LED的背板是好的。⑤剛性：鎂的剛性為鋁的2倍并比大部分塑膠為高。鎂有良好的抗應(yīng)力阻力。⑥高電磁干擾屏障：鎂合金有良好的阻隔電磁波功能，適合生產(chǎn)電子產(chǎn)品。⑦良好的切削性能：鎂比鋁和鋅有更好的切削性，使鎂成為更易切削加工的金屬材料。⑧鎂合金的比熱容較小，合金液的冷卻速度快。⑨鎂合金和模具鋼材的親和力小，不易粘附模具。鎂合金材料的優(yōu)點(diǎn)①重量輕：鎂合金比重在所有結(jié)構(gòu)用合金中屬于最輕者，它的比重為鋁合金的68%，鋅合金的27%，鋼鐵的23%，它除了做3C產(chǎn)品的外殼、內(nèi)部結(jié)構(gòu)件外，還是汽車、飛機(jī)等零件的優(yōu)秀材料。②比強(qiáng)度、比剛度高：鎂合金的比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工程塑料，為一般塑料的10倍。③耐振動(dòng)性好：在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，鈦合金的300～500倍。④電磁屏蔽性佳：3Ｃ產(chǎn)品的外殼（手機(jī)及電腦）要能夠提供優(yōu)越的抗電磁保護(hù)作用，而鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過100db的電磁干擾。⑤散熱性好：一般金屬的熱傳導(dǎo)性是塑料的數(shù)百倍，鎂合金的熱傳導(dǎo)性略低于鋁合金及銅合金，遠(yuǎn)高于鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。⑥質(zhì)感佳：鎂合金的外觀及觸摸質(zhì)感極佳，使產(chǎn)品更具豪華感。鎂合金VS鋁合金鎂、鋁在元素周期表中相鄰，鎂合金和鋁合金性質(zhì)較為接近，兩者相比互有優(yōu)劣，鎂合金的優(yōu)勢(shì)在于：①鎂合金比重為鋁合金的68%。②鎂合金的比強(qiáng)度是鋁合金的1.3倍。③鎂合金的減震性能是鋁合金的18倍：鎂合金耐沖擊，阻尼吸震性能優(yōu)良，鎂合金抵抗震動(dòng)以及降低噪音的性能是鋁合金的10-50倍。④鎂合金的高頻段電磁屏蔽效能是鋁的2倍左右：隨著頻率升高，純鎂的屏蔽效能變化整體比較平緩而純鋁的屏蔽性能下降較快，因此鎂的電磁屏蔽性能要優(yōu)于鋁，防輻射性能可達(dá)到100%。當(dāng)然，鎂合金也存在一些不足，主要為：①鎂合金較鋁合金易燃燒：鎂及鎂合金的化學(xué)性能很強(qiáng)，在空氣中易氧化、易燃燒，且生成的氧化膜疏松，而鋁及鋁合金因?yàn)橥饷嬗幸粚友趸X隔絕了空氣,所以不容易燃燒。②鎂合金較鋁合金耐腐蝕性差：各種類型大氣均會(huì)對(duì)鎂產(chǎn)生程度不同的腐蝕作用，因此，工業(yè)生產(chǎn)的鎂錠必須鍍膜鈍化，涂油及以蠟紙包覆。③鎂合金的楊氏模量、疲勞程度和沖擊值等零件設(shè)計(jì)方面的材料性能比鋁合金低，當(dāng)代替鋁合金制作零件時(shí)，厚度需要增加，導(dǎo)致輕量化效果降低；④鎂合金較鋁合金的鑄造性能差，易產(chǎn)生顯微疏松降低鑄件的力學(xué)性能，其綜合成本也比鋁合金高，塑性加工件的價(jià)格遠(yuǎn)高于鋁合金。⑤鎂合金的熱熱導(dǎo)率僅為鋁合金的38%-75%：鎂合金的熱導(dǎo)率不如鋁合金，鋁合金的散熱性能更優(yōu)。由于鎂、鋁性質(zhì)類似，兩者在應(yīng)用領(lǐng)域存在一定的替代關(guān)系，特別是汽車零部件以及建筑模板領(lǐng)域?qū)G色、節(jié)能、輕量化的追求越發(fā)極致，未來鎂替代鋁會(huì)是大勢(shì)所趨。鎂合金VS鋅合金①機(jī)械性能區(qū)別:在機(jī)械性能方面，鎂合金的密度較小，強(qiáng)度高、剛度好、耐沖擊性能強(qiáng)，且具有較好的防腐蝕性，故廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。鋅合金則密度較大，機(jī)械性能相對(duì)較差，但具有較好的鑄造性能和表面處理性能，常用于模具、壓鑄件、五金制品等領(lǐng)域。②耐腐蝕性能區(qū)別:由于成分的不同，鎂合金和鋅合金的耐腐蝕性能也有所差別。鎂合金在大氣環(huán)境下易于氧化和腐蝕，但是有些鎂合金經(jīng)過特殊處理后可以大大提高其耐腐蝕性。鋅合金則在濕潤(rùn)環(huán)境下容易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，但是可通過合適的表面處理方法來提高其耐腐蝕性。③其他區(qū)別:除了上述主要區(qū)別外，鎂合金和鋅合金還有其他一些差異。比如：鎂合金燃燒性能強(qiáng)，且易于點(diǎn)燃；鋅合金燃燒性能相對(duì)較差，即使是高溫下也不容易燃燒。此外，由于鎂合金的電化學(xué)性質(zhì)較活潑，因此易于發(fā)生自腐蝕現(xiàn)象；鋅合金雖然不太容易自腐蝕，但在電化學(xué)方面的性質(zhì)相對(duì)較差。綜上所述，雖然鎂合金和鋅合金都是常見的金屬合金，但它們的成分、機(jī)械性能、耐腐蝕性能等方面存在較明顯的差異。因此，在具體應(yīng)用時(shí)，需要根據(jù)不同的需求和使用環(huán)境進(jìn)行選擇。鎂合金VS鈦合金①密度比較:鈦合金和鎂合金都是輕金屬材料，比一般的鋼鐵材料輕很多。鈦合金的密度約為4.5克/立方厘米，而鎂合金的密度則僅為1.7克/立方厘米，因此總體上來說鎂合金比鈦合金更輕。②強(qiáng)度比較:鈦合金和鎂合金在強(qiáng)度方面也有所不同。鈦合金具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的機(jī)械性能，可以承受高溫和高強(qiáng)度的應(yīng)力。而鎂合金則較為柔軟，具有較低的強(qiáng)度和硬度，但是也可以在一定條件下發(fā)揮出很好的性能。因此，在具體應(yīng)用中需要根據(jù)具體要求來選擇不同的材料。③耐腐蝕性:鈦合金和鎂合金都具有較好的耐腐蝕性能，但是鎂合金的腐蝕性還是相對(duì)較強(qiáng)的，尤其是在潮濕的環(huán)境中容易腐蝕和變形。而鈦合金則具有更為優(yōu)異