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镁知识

      镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,镁的密度是1.74,只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4;镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。镁具有比强度、比刚度高,导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低和易于回收等优点。镁合金的比强度高于铝合金和钢,略低于比强度最高的纤维增强塑料;比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料;耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380;减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
镁在自然界分布很广,资源比较丰富,镁的来源最主要的是海水、盐湖卤水中的氯化镁和光卤石以及呈碳酸盐形式的菱镁矿和白云石。
      金属镁的生产方法有熔盐电解法和热还原法。目前世界上用这两种方法生产的镁,分别占80%和20%左右。熔盐电解法炼镁包括氧化镁的生产及电解制镁两大步;硅热还原法炼镁又有皮江法和马格尼特法两种。
      镁具有很好的铸造性能和良好的加工性能。与其它材料相比,镁的制造成本很低。尽管每公斤镁锭的价格要比铝贵一些,但它单位体积的成本价格几乎是一样的。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3,比热只有铝的3/4,并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的生产成本/每公斤。
      镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域,还用在稀土合金、金属还原及其他领域。
      由于镁的密度小,比强度高,并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金,因此,镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是用于制造铝合金,镁作为合金元素可以提高铝的机械强度,改善机械加工性能以及耐碱腐蚀性能。
      由于镁基合金(含铝、锰、锌锂等)的结构件或压铸件的比强度(单位质量的强度)大,在汽车、航空、航天等工业中,用镁替代部分的铝,可减轻结构的质量。镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求,可大大改善飞行器的气体动力学性能。镁和卤素的亲合力强,是用金属热还原法生产钛、锆、铪、铀、铍等的重要还原剂。镁可用作生产球墨铸铁的球化剂。在钢铁冶炼中镁可代替碳化钙脱硫,可以使钢中硫的含量下降得更低,且在这方面的用量增长较快。在有机合成中,应用镁的格里纳德(Grignard)反应,可以合成多种复杂的有机化合物。镁还可用来制造干电池。镁由于燃烧热高,燃烧时发出耀眼光焰,还用来制作照明弹、燃烧弹和焰火等。
      近二十年来,世界汽车产量持续增长,年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一,而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求,汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重,以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料,能满足日益严格的节能的尾气排放要求;可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。
      镁合金汽车零件的好处可简单归纳为:①密度小,可减轻整车重量,间接减少燃油消耗量;②镁的比强度高于铝合金和钢,比刚度接近铝合金和钢,能够承受一定的负荷;③镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性,容易加工,废品率低;④镁具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁,用于壳体可降低噪声,用于座椅、轮圈可以减少振动,提高汽车的安全性和舒适性。
      镁合金用作汽车零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱,之后用量和应用部位逐渐增加。六十年代在有的车种上用量达到23千克,主要用作阀门壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。八十年代初,由于采用新工艺,严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量,镁合金的耐蚀性得到了解决,同时,成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从九十年代开始,欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。
      镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里,其年增长速度超过15%。在欧洲,已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车,每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5千克镁。乐观的估计认为,出于减重的需求,每辆汽车对镁的用量将提高至70-120千克。目前,汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。

 

                    
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