Aliaje de magneziu: aplicare, clasificare și proprietăți

Aliajele de magneziu au un număr de proprietăți fizice și chimice unice, dintre care principala densitate joasă și rezistență ridicată. Combinația acestor calități în materiale cu adăugarea de magneziu face posibilă producerea de produse și structuri care au caracteristici de înaltă rezistență și greutate redusă.

Caracteristicile magneziului

Producția industrială și utilizarea magneziului a început relativ recent - acum aproximativ 100 de ani. Acest metal are o greutate redusă, deoarece are o densitate relativ scăzută (1,74 g / smᶟ) buna stabilitate in aer, baze, medii gazoase și având un conținut de fluor în uleiuri minerale.

Punctul de topire este de 650 de grade. Se caracterizează printr-o activitate chimică ridicată până la arderea spontană în aer. Limita de rezistență magneziu pur este de 190 MPa, modulul de elasticitate este de 4.500 MPa, alungirea este de 18%. Metalul are o capacitate mare de amortizare (absoarbe efectiv vibrațiile elastice), ceea ce îi conferă o toleranță excelentă la șoc și o sensibilitate redusă la fenomenele de rezonanță.

Alte caracteristici ale acestui element includ conductivitatea termică bună, capacitatea redusă de a absorbi neutronii termici și de a interacționa cu combustibilul nuclear. Datorită combinării acestor proprietăți, magneziul este un material ideal pentru crearea cojilor ermetici ai elementelor de temperatură ridicată ale reactoarelor nucleare.

Magneziul se îmbină bine cu metale diferite și este unul dintre agenții reducători puternici, fără care procesul metalotermic este imposibil.

În formă pură, este utilizat în principal ca aditiv doping în aliaje cu aluminiu, titan și alte elemente chimice. În industria siderurgică, magneziu se utilizează pentru desulfurizarea profundă a oțelului și a fontei, iar proprietățile acestuia din urmă sunt îmbunătățite prin sferoidizarea grafitului.

Magnezi și aditivi de aliere

Printre cele mai frecvente aditivi de aliere utilizați în aliaje pe bază de magneziu se numără elementele de aluminiu, mangan și zinc. Aluminiu îmbunătățește structura, crește fluiditatea și rezistența materialului. Introducerea zincului face posibilă obținerea unor aliaje mai puternice cu o dimensiune redusă a granulelor. Cu ajutorul manganului sau zirconiului, rezistența la coroziune a aliajelor de magneziu crește.

Adăugarea de zinc și zirconiu asigură o rezistență sporită și o ductilitate a amestecurilor de metale. Iar prezența unor elemente de pământuri rare, cum ar fi neodim, ceriu, ytriu și așa mai departe., Promovează o creștere semnificativă a rezistenței la căldură și pentru a maximiza proprietățile mecanice ale aliajelor de magneziu.

Pentru a crea materiale ultraviolete cu o densitate de 1,3 până la 1,6 g / m2 litiu este introdus în aliaje. Acest aditiv face posibilă reducerea greutății lor la jumătate în comparație cu amestecurile metalice de aluminiu. În același timp, indicatorii lor de ductilitate, fluiditate, elasticitate și manufacturabilitate sunt la un nivel superior.

Clasificarea aliajelor cu magneziu

Aliajele de magneziu sunt subdivizate în funcție de mai multe criterii. Acestea sunt:

• prin prelucrare - pe turnătorie și deformabile;
• de gradul de sensibilitate la tratamentul termic - la non-întărite și întărite prin tratament termic;
• prin proprietăți și sfere de aplicare - pe aliaje rezistente la căldură, înaltă rezistență și scop general;
• de către sistemul de dopaj - există mai multe grupuri de aliaje de magneziu deformabile, instabile și întărite prin tratament termic.

Aliaje de aliaje

Acest grup include aliajele cu adaos de magneziu, destinate producerii diferitelor părți și elemente prin metoda turnării în formă. Acestea au proprietăți mecanice diferite, în funcție de care sunt împărțite în trei clase:

• sredneprochnye;
• rezistență ridicată;
• rezistente la căldură.

Compoziția chimică a aliajelor este, de asemenea, împărțită în trei grupe:

• aluminiu + magneziu + zinc;
• magneziu + zinc + zirconiu;
• magneziu + pământuri rare + zirconiu.

Proprietățile de turnare ale aliajelor

Cele mai bune proprietăți de turnare printre produsele acestor trei grupe sunt aliajele de aluminiu-magneziu. Acestea aparțin claselor de materiale cu rezistență ridicată (până la 220 MPa) și, prin urmare, reprezintă cea mai bună opțiune pentru fabricarea pieselor de motoare, autoturisme și alte echipamente care funcționează sub sarcini mecanice și termice.

Pentru a crește puterea caracteristicile de aluminiu-magneziu aliajele sunt aliate cu alte elemente. Dar prezența impurităților de fier și cupru este nedorită, deoarece aceste elemente au un efect negativ asupra sudabilității și rezistenței la coroziune a aliajelor.

Turnarea aliajelor de magneziu preparate în diverse tipuri de cuptoare de topire: un reflector, un creuzet cu gaz, petrol sau unități electrice de inducție cu creuzet sau încălzite.

Pentru a preveni arderea în timpul procesului de topire și în timpul turnării, sunt utilizate fluxuri speciale și aditivi. Turnările se produc prin turnare în forme de nisip, ghips și cochilie, sub presiune și prin utilizarea modelelor topite.

Aliaje deformabile

Comparativ cu turnătoria, aliajele de magneziu deformabile sunt mai durabile, ductile și vâscoase. Ele sunt utilizate pentru producerea de semifabricate prin laminare, presare și ștanțare. Ca tratament termic al produselor, călirea se aplică la o temperatură de 350-410 grade, urmată de o răcire arbitrară fără îmbătrânire.

Când se încălzește, proprietățile de plastic ale unor astfel de materiale cresc, astfel încât tratarea aliajelor de magneziu se efectuează prin presiune și la temperaturi ridicate. Ștanțarea se face la 280-480 grade sub prese cu ajutorul ștampilelor închise. În timpul laminării la rece, intermediare frecvente recristalizarea prin recoacere.

La sudarea aliajelor de magneziu, rezistența cusăturii produsului poate fi redusă pe segmentele în care sa efectuat sudarea, datorită sensibilității acestor materiale la supraîncălzire.

Sfere de aplicare a aliajelor cu adaos de magneziu

Prin metodele de turnare, deformare și deformare tratarea termică a aliajelor sunt produse diverse semifabricate - lingouri, plăci, profile, foi, piese forjate etc. Aceste semifabricate sunt utilizate pentru producerea de elemente și părți ale dispozitivelor tehnice moderne, în care rolul prioritar este jucat de eficiența în greutate a structurilor (masa redusă), menținând în același timp caracteristicile lor de rezistență. Comparativ cu aluminiu, magneziul este de 1,5 ori mai usor, iar in otel, de 4,5 ori.

În prezent, aplicarea magneziului aliaje sunt practicate pe scară largă în industria aerospațială, auto, militare și alte industrii, în cazul în care costul lor ridicat (unele branduri conțin în compoziția lor elemente de aliere destul de scump) este justificată din punct de vedere economic, capacitatea de a crea mai multe tehnici durabile, rapid, puternic și sigur, care poate funcționa în mod eficient în condiții extreme, inclusiv la temperaturi ridicate.

Datorită potențialului electric ridicat, aceste aliaje sunt cel mai bun material pentru a crea protectori care oferă o protecție electrochimică a structurilor metalice, cum ar fi piese auto, structuri subterane, platforme petroliere, nave, etc., din procesele de coroziune ce au loc sub influența umidității, proaspete și marine apă.

Se utilizează aliajele cu adaos de magneziu și în diverse sisteme de radiotelefonie, unde produc linii sonore de linii ultrasonice pentru întârzierea semnalelor electrice.

concluzie

Industria modernă plasează tot mai mult pe materiale în ceea ce privește rezistența, rezistența la uzură, rezistența la coroziune și prelucrabilitatea. Utilizarea aliajelor de magneziu este una dintre cele mai promițătoare direcții, prin urmare studiile legate de căutarea unor noi proprietăți de magneziu și posibilitățile de utilizare a acestora nu se opresc.

În prezent, utilizarea aliajelor pe bază de magneziu pentru a crea o varietate de piese și structuri pot realiza pentru a reduce greutatea lor cu aproape 30% și pentru a crește rezistența la tracțiune de 300 MPa, dar, în funcție de oamenii de știință, nu este limita pentru acest metal unic.