Pada masa ini, ringan produk logam dalam aeroangkasa, pengangkutan kereta dan industri lain telah menjadi hotspot penyelidikan. Aloi Magnesium adalah aloi yang terdiri daripada magnesium sebagai matriks dan unsur-unsur lain. Ia adalah yang paling ringan dalam logam praktikal dan mempunyai rizab yang kaya. Aloi Magnesium mempunyai kelebihan yang besar dalam berat ringan dan telah menarik banyak perhatian. Aloi Magnesium mempunyai banyak kelebihan, seperti kekuatan khusus yang tinggi, bentuk haba yang baik, kebolehmesinan yang baik dan biokompatibiliti, redaman yang sangat baik dan perisai elektromagnet, dan kemerosotan. Mereka mempunyai potensi besar dalam pengurangan berat badan produk logam, dan juga sangat dihargai dalam biomedicine. Masalah utama dalam pembangunan aloi magnesium pada masa ini: (1) disebabkan oleh struktur heksagon dekat magnesium yang wujud, keupayaan pembentukan plastik aloi magnesium adalah miskin, dan sukar untuk membentuk bahagian yang kompleks; (2) Aloi Magnesium mempunyai rintangan kakisan yang lemah, yang sangat mengehadkan penggunaannya dalam pelbagai bidang. Bagaimana untuk meningkatkan rintangan kakisan aloi magnesium patut dikaji lebih lanjut.
1 Klasifikasi aloi Magnesium
Pada masa ini, aloi magnesium terutamanya mengandungi aluminium (AL), zink (Zn), mangan (MN), zirkonium (Zr) dan unsur aloi lain, serta unsur logam nadir bumi seperti rhenium (RE). Jenis dan kandungan unsur aloi yang berbeza yang ditambah kepada aloi magnesium akan memberi kesan yang besar terhadap sifat aloi magnesium. Secara amnya, apabila kandungan zzn tidak melebihi 22%, rintangan merayap pemutus aloi magnesium boleh diperbaiki; Jumlah elemen MMN yang sesuai boleh meningkatkan rintangan haba dan rintangan kakisan aloi magnesium, dan mengeluarkan elemen berbahaya FFE ke tahap tertentu dalam proses peleburan; Jumlah elemen AAL yang betul boleh meningkatkan sifat pemutus aloi magnesium dengan berkesan; Penambahan logam bumi jarang yang sesuai secara amnya boleh meningkatkan kecairan aloi, mengurangkan keliangan pengecutan, memperbaiki saiz bijirin aloi, dan meningkatkan kekuatan dan keplastikan. Mengikut jenis aloi yang ditambah, aloi magnesium boleh dibahagikan secara kasar kepada siri berikut:
- (1) Siri Mg Al Zn. Siri aloi ini adalah aloi magnesium pertama yang diterokai dan digunakan oleh orang. Mereka boleh digunakan bukan sahaja untuk pemutus, tetapi juga untuk pemprosesan ubah bentuk. Apabila aloi dibuang dan terbentuk, kandungan elemen Al ialah 77%~9%. Apabila ia digunakan untuk pemprosesan ubah bentuk, kandungan elemen AAL harus disimpan pada 33% ~ 5%.
- (2) Siri Mg Al Mn. Menambah sejumlah MMN kepada aloi aluminium magnesium tidak akan memberi kesan yang besar terhadap sifat mekanikal aloi, tetapi akan sedikit mengurangkan keplastikan aloi. Menambah 11% - 25% MMN akan meningkatkan rintangan kakisan tekanan aloi, dan dengan ketara meningkatkan rintangan kakisan dan prestasi kimpalan aloi.
- (3) Siri Mg Al RE. Siri aloi ini mempunyai proses ubah bentuk yang sangat baik. Kekuatan dan keplastikan sebagai aloi tuang boleh diperbaiki dengan penyemperitan. Penambahan unsur bumi yang jarang berlaku RRE boleh mengurangkan saiz bijirin, dan sifat mekanikal aloi yang komprehensif boleh diperbaiki dengan ketara dengan meningkatkan kandungan AAL dengan sewajarnya.
- (4) Siri Mg Zn Zr. Kandungan elemen zzn dalam siri aloi ini secara amnya dikawal pada kira-kira 66%, yang memainkan peranan pengukuhan penyelesaian aloi dan pengukuhan rawatan haba. Zzr dalam aloi boleh memperbaiki bijirin aloi dengan ketara dan meningkatkan kekuatan, keplastikan dan rintangan haba aloi. Kandungan Zr biasanya 00.5% - 0.9%. Ia sering digunakan untuk mengeluarkan komponen struktur dengan tekanan besar dalam kenderaan pesawat dan aeroangkasa.
- (5) Siri Mg Zn RE. Mengikut kandungan RRE logam nadir bumi yang berbeza, aloi akan berkembang dari pengukuhan penyelesaian pepejal ke fasa kedua untuk menguatkan matriks. Penambahan atom semula akan menyebabkan herotan kekisi, menghalang pergerakan kehelan dalam struktur atau menguatkan sempadan bijirin
Walaupun aloi mempunyai banyak kelebihan, seperti kekuatan khusus yang tinggi, pemotongan berkelajuan tinggi, biokompatibiliti dan sebagainya, aloi magnesium yang boleh diperolehi pada masa ini masih mempunyai masalah seperti memotong pembakaran, pengoksidaan suhu tinggi dan sebagainya. Bagaimana untuk menyediakan aloi magnesium berkualiti tinggi yang memenuhi pelbagai piawaian industri masih memerlukan penyelidikan mendalam. Kualiti aloi magnesium secara amnya bergantung kepada jenis, kandungan dan teknologi pemprosesan unsur-unsur. Kertas ini meringkaskan pembangunan aloi magnesium dari aspek teknologi pembuatan, mekanisme pengukuhan permukaan dan dalaman dan teknologi pemotongan.
2 Proses pembentukan
Mengikut sifat fizikal unsur-unsur konstituen aloi magnesium dan bentuk, saiz dan penggunaan komponen sasaran, 33 proses pembentukan yang berbeza berikut biasanya diterima pakai:
- (1) Pemutus graviti: gunakan aloi magnesium lebur untuk membuang komponen dengan graviti sendiri. Kaedah operasi termasuk: pemutus acuan logam, pemutus acuan separa logam, pemutus acuan shell, pemutus acuan pelaburan dan pemutus acuan pasir. Antaranya, kos pemutus pasir adalah rendah, tetapi operasinya agak rumit, yang sesuai untuk pengeluaran kumpulan kecil pemutus besar
- (2) Pemutus tekanan: gunakan tekanan tertentu untuk membantu aloi mencairkan mengisi rongga acuan dan melengkapkan proses pemutus. Menurut tekanan, ia boleh dibahagikan kepada pemutus tekanan tinggi dan pemutus tekanan rendah. Pemutus tekanan tinggi adalah untuk memerah aloi magnesium cecair atau separa pepejal cair ke dalam rongga acuan pada kelajuan tinggi dan menguatkannya. Saiz aloi yang diperolehi oleh kaedah ini lebih tepat dan garis besarnya jelas; Pemutus tekanan rendah adalah menggunakan tekanan yang lebih rendah untuk menaikkan cecair aloi cair dan mengisi acuan dengan lancar, supaya ia boleh menguatkan dan kerak dalam urutan, kemudian mengkristal di bawah tekanan, dan akhirnya melepaskan tekanan untuk mendapatkan pemutus. Kaedah ini juga boleh mendapatkan pemutus aloi berkualiti tinggi. Dalam pautan pemejalan proses pemutus mati, jika kadar penyejukan meningkat, bijirin akan ditapis dengan ketara dan kekuatan tegangan dan pemanjangan pemutus akan diperbaiki [9-11]. Aloi Magnesium sesuai untuk pemutus tekanan kerana takat lebur yang rendah ( magnesium tulen adalah kira-kira 6650 °C), pemejalan cepat, kelikatan cecair aloi rendah dan kecairan yang baik. Pada masa ini, pemutus die vakum, pemutus die separa pepejal dan pemutus die yang dipenuhi oksigen sering digunakan untuk pemutus tekanan aloi magnesium.
- (3) Pembentukan separa pepejal: aloi magnesium dipanaskan kepada kewujudan bersama pepejal dan cecair oleh pemanasan induksi kitaran, dan kemudian bahan itu terbentuk secara langsung. Berbanding dengan pembentukan cecair, ia mempunyai kelebihan suhu membentuk rendah, hayat mati yang panjang, kecacatan yang rendah dan kekompakan yang tinggi. Teknologi ini mempunyai kelebihan kedua-dua pemutus dan pembentukan plastik keadaan pepejal. Suhu pembentukan lebih rendah daripada keadaan cecair, dan rintangan ubah bentuk lebih rendah daripada keadaan pepejal. Komponen aloi yang terhasil mempunyai ketepatan yang tinggi. Pada masa ini, ia telah digunakan dalam beberapa bahagian automotif aloi magnesium dan instrumen perindustrian aeroangkasa.
Untuk memperbaiki saiz bijirin dan meningkatkan sifat mekanikal yang komprehensif, kerana aloi magnesium tuang biasanya dilancarkan, tersemperit, dipalsukan dan pemprosesan plastik lain. Kerana jenis kekisi matriks magnesium tergolong dalam struktur heksagon yang dekat, dan aloi konstituennya secara amnya adalah hasil herotan struktur heksagon yang dekat, dengan sistem slip yang kurang dan keupayaan ubah bentuk plastik yang lemah, aloi magnesium sering menggunakan proses rolling. Memandangkan keupayaan ubah bentuk sejuk yang lemah dari aloi magnesium, rolling panas atau rolling hangat biasanya digunakan. Suhu rolling bergantung kepada jenis dan kandungan unsur aloi, yang biasanya kira-kira 555 °C di bawah pepejal aloi. Kadar suhu dan ketegangan yang sesuai boleh memperbaiki bijirin, mengurangkan rintangan ubah bentuk dan meningkatkan kecekapan pemprosesan.
3 Penggunaan aloi magnesium
(1) Bidang aeroangkasa
Dengan perkembangan pesat industri aeroangkasa dan pertahanan negara, permintaan untuk bahan struktur ringan berprestasi tinggi di China telah meningkat dengan ketara, dan ringan bahan aeroangkasa telah menjadi semakin penting. Atas dasar memenuhi pelbagai persembahan, menggunakan aloi magnesium untuk membuat komponen aeroangkasa bukan sahaja menjimatkan sumber, tetapi juga kondusif untuk penggunaan kapal angkasa seterusnya dan memanjangkan hayat perkhidmatannya. Di samping itu, ia juga kondusif untuk memastikan keselamatan kapal angkasa dalam proses pemulangan. Pada masa ini, China telah menetapkan sasaran ringan yang sepadan dalam bidang aeroangkasa.
(2) Medan transit kereta api
Bahan ringan sangat penting untuk pembangunan industri transit kereta api. Aloi magnesium kalis api digunakan dalam pengurangan berat bingkai arah transit transit transit kereta api, tetapi pada masa ini, penggunaan aloi magnesium dalam bidang ini tidak dipromosikan, terutamanya kerana beberapa teknologi utama belum dipecahkan, dan ia masih memerlukan tempoh masa untuk berulang kali mengujinya untuk memastikan bahawa ia memenuhi keperluan semua aspek.
(3) Industri automobil
Aloi Magnesium boleh membuat kenderaan mencapai matlamat ringan dan meningkatkan kesan penyerapan kejutan, yang disukai dalam bidang pengurangan berat kenderaan. Ia boleh digunakan untuk membuat hab roda kereta, kotak gear kotak gear, penutup kepala silinder, roda stereng dan kurungan stereng, dan lain-lain untuk mengurangkan berat badan sendiri, mengurangkan penggunaan bahan api dan melindungi alam sekitar. Walau bagaimanapun, aloi magnesium tidak digunakan secara meluas kerana rintangan kakisan yang lemah dan mudah terbakar.
(4) Bidang perubatan
Aloi Magnesium mempunyai biokompatibiliti yang baik, degradabiliti dan dekat dengan ketumpatan tulang manusia, dan boleh digunakan dalam rawatan perubatan. Walau bagaimanapun, hanya beberapa aloi magnesium yang sesuai untuk bidang perubatan, dan sifat-sifat akan berubah selepas aloi terbentuk. Magnesium boleh menggalakkan penyerapan ion kalsium oleh tubuh manusia, untuk mempercepatkan pertumbuhan tisu tulang dan penyembuhan luka, dan memendekkan kitaran rawatan pesakit.
(5) Medan ketenteraan
Penggunaan aloi magnesium dalam peralatan ketenteraan dapat mengurangkan kualiti peralatan ketenteraan dan meningkatkan mobiliti dan keberkesanan pertempuran tentera. Ia boleh digunakan dalam kotak gear, badan punggung, peranti sasaran dan bahagian lain senjata api tentera. Ia juga boleh digunakan di hab, bingkai tempat duduk, kotak gear kotak gear dan bahagian lain kenderaan berperisai, serta peranti daya tarikan, kotak bekalan peluru dan cermin penembak artileri dan peluru.
(6) Produk elektronik
Aloi Magnesium mempunyai kelebihan berat ringan, bukan magnet, penyerapan kejutan yang baik dan sebagainya. Ia mempunyai masa depan yang cerah dalam bidang produk elektronik. Kerana 33c (komputer), diwakili oleh komputer buku nota, telefon bimbit dan kamera digital,
Komunikasi, penggunaan) produk telah berkembang ke arah cahaya, nipis dan kecil, dan aloi magnesium semakin cemerlang. Magnesium aloi produk elektronik bukan sahaja mempunyai penampilan dan sentuhan yang sangat baik, tetapi juga mempunyai kekonduksian terma dan ketegaran yang baik. Ketebalan shell produk 33c yang paling nipis hanya 0.4 mm.
(7) Kawasan lain
Aloi Magnesium agak stabil dalam petrol dan minyak pelincir, dan boleh digunakan untuk membuat paip minyak, kotak gear dan bahagian lain.
Aloi Magnesium mempunyai banyak kelebihan, seperti ketumpatan rendah, kekuatan khusus yang tinggi, biokompatibiliti yang baik dan sebagainya. Ia boleh mencapai hasil yang lebih baik daripada bahan logam atau plastik lain, dan mempunyai prospek aplikasi yang luas. Pada masa yang sama, kita juga harus memberi perhatian kepada masalah yang ada dalam pembuatan dan penggunaan aloi magnesium. Sebagai contoh, sesetengah logam bumi jarang yang membentuk aloi dengan magnesium adalah mahal dan sukar untuk dikomersialkan; Aloi Magnesium mudah dihancurkan semasa digunakan; Ia mudah dibakar semasa memotong. Masalah di atas mengehadkan perkembangan aloi magnesium dan memerlukan penerokaan dan penyelesaian lanjut oleh penyelidik saintifik yang berkaitan.
