超轻镁锂合金性能优越

2014年12月22日 12:55 11138次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

  镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料,具有低密度、高比强度、高比刚度、突出的减震性能和优异的电磁屏蔽性能,同时改善了普通镁合金不易变形的缺点。将锂元素作为主要合金化元素添加到镁合金中,制备出镁锂合金。镁锂合金是目前为止最轻的金属结构材料,密度约1.3g/cm3-1.6 g/cm3,自1930年以来,经过各国科研工作者的共同研究,镁锂合金已经被应用于军事、航天、航空等领域,并且取得了良好的实用效果。我国受外部环境影响,于20世纪80年代起才开始对镁锂合金的铸造、热处理、复合技术、变形加工、新型合金开发等领域开展相关研究工作,也都取得了显著成果。
  超轻镁锂合金的性能优势
  镁锂合金,一般含锂5wt%~16wt%,以及少量其它合金化元素,如铝、锌等。镁锂合金具有比普通镁合金更低的密度,更好的减震及电磁屏蔽性能,同时,其强度与镁合金相当,与钢铁、钛合金、铝合金、工程塑料、碳纤维复合材料相比,具有明显的优势。
  1.低密度、高比强度、高比模量
  镁锂合金的密度小于常用镁合金,是铝合金的1/2~3/5,是金属结构材料中密度最小的,与塑料相差不大;其比强度大于铝合金和塑料,与普通镁合金相当;其比模量则是常用结构材料中最高的。
  2.刚性好
  在相同重量条件下,镁锂合金的刚性是钢铁的22倍;而在满足相同刚性时,所需的镁锂合金材料重量仅为钢铁材料的1/3左右。
  3.良好的导电、导热性能
  镁锂合金的导电导热性能是其它非金属轻质材料无可比拟的,其热导率约为塑料的300~400倍,是碳纤维复合材料的30~50倍,导电性约为塑料的1016倍,是碳纤维复合材料的104倍。
  4突出的减震性能
  减震性能与材料的内耗系数有关,内耗系数越大,表明其在发生震动时能将更多的能量消耗于金属内部,从而达到减震效果,提高设备的可靠性,同时可以起到降噪的作用。与其它金属材料相比,镁锂合金具有比普通镁合金更高的内耗系数,用镁锂合金制作底座或者支脚,可以有效减少震动,提高设备的稳定性。
  5 优异的电磁屏蔽性能
  镁锂合金具有比其它镁合金更优异的电磁屏蔽性能,以镁锂合金替代塑料制备便携式电脑、移动电话等设备的外壳不仅可以提高设备的强度和耐冲击性能,还可以发挥镁合金的电磁屏蔽功能,提高移动电话的通话质量,减小电磁波对人体的伤害。
  6)可焊接连接,具有良好机械加工及冷成型能力
  镁锂合金可与本合金及其它镁合金熔焊,可采用TIG焊、激光焊接、搅拌摩擦焊等技术进行焊接,焊缝强度可达木材的85%以上。另外镁锂合金具有良好的机械加工及冷成型能力,能够进行室温冲压成型,且成品率在90%以上。
  镁锂合金的应用市场分析
  镁锂合金具备的超轻、高比强度、高比模量,以及优异的刚性,使得该材料成为最具减重潜力的金属结构材料。同时由于镁锂合金具有的独特性能优势,在航空航天、武器装备、3C产业及一些其它民用领域具有巨大的应用空间。
  在航空航天领域:航天领域的结构减重已经进入“克克计较”时代,航天飞机的重量每减轻1kg,其发射成本就可减少15000美元。
  镁锂合金可用于制造火箭的舱体、陀螺仪、仪表盘等;无人机/预警机/直升机/战机构件如蒙皮、座位架、机载雷达、飞机上下侧板等;飞行器的防护罩、防宇宙尘壁板、降落伞扣、控制杆、航天气瓶内衬、计算机设备外壳、支架、电器的框架、燃料箱等;登月平台及机构等。
  美国和前苏联在卫星、火箭及宇宙飞船上都采用有镁锂合金制备的零部件。
  在军工装备领域
  用镁锂合金替代铝合金、钛合金及铍合金,可获得20%~30%的减重效果。飞行器减重后速度更快、飞距更远、精度更高、成本更低,可满足未来作战远程投放、快速部署、机动作战的战术需要。
  镁锂合金轻、比刚度高、导电导热,可以作为电器壳体和仪表盘,有效减重;优异的电磁屏蔽性能以及超轻高强特性,是作为制导部件和控制舱壳体的理想材料;超轻高强特性使之成为尾翼减重的最佳材料
  此外,镁锂合金还可用于制造导弹尾翼及控制舱壳体、电器电路基板、电控装备的外壳、陀螺仪,装甲材料,武器瞄准装置,单兵作战时携带的轻武器和装备,以及担架、弹夹等。
  在3C产业:镁锂合金具有优异的电磁屏蔽性能,因此采用镁锂合金制备3C产品零部件,不仅能够实现减重效果,还能够减少电磁干扰,使传输的数据更真实准确;而其作为壳体材料使用时还能够减少电磁对人体的损害。
  日本NEC公司推出全球第一款镁锂合金外壳笔记本电脑,仅重800多克,引起了3C产业的巨大反响,掀起了3C产业减重、提高性能的高潮。
  镁锂合金可用于制造笔记本电脑壳体、计算机外壳、高端音响振膜、高端手机/相机外壳、精密高频电子用镁锂合金板、导线管等。在笔记本液晶屏幕框架、背面壳体、键盘框壳等零件上使用镁锂合金,可以在不减少零部件的强度下,减轻整体重量,增加散热,增加抗冲击性能;同时由于镁锂合金良好的冷加工性能,可以实现室温冲压成型,减少加工程序,提高效率,保证精度。在投影仪、LED灯等工作时内部产生高温的设备上,镁锂合金大的导热系数可以有效的将内部的散发到外面。在手机电话的壳体上使用镁锂合金,可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序,增加外壳金属质感,增加美观。
  投影仪、LED灯零部件 工作时,内部产生高温,镁锂合金大的导热系数可以有效的将内部的散发到外面;在手机电话的壳体上使用镁锂合金,可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序,增加外壳金属质感,增加美观;用镁锂合金制造精密高频电子用板、导线管可保证数据传输的真实性和安全性;采用镁锂合金制备的高级音响震动薄膜,不仅强度高,而且稳定性好、音质好。
  在其它民用领域:镁锂合金还可用于需轻量化、减震、精确、快速定位的机械装置或零部件、便携式工具等。如复合材料的内衬基材,如风电叶片的内衬、活泼性金属材料的牺牲阳极保护材料,以及溅射靶材镀膜材料等。
  在赛车轮毂上使用镁锂合金,能够充分体现镁锂合金减重、减震性能,有效减轻汽车质量、降低燃料消耗、提高结构强度和刚度、改善NVH(噪声、振动和冲击。风电叶片的内衬使用镁锂合金,减轻重量的同时增加刚性、强度,同时由于表面有树脂材料,不存在腐蚀问题。
  中国铝业股份有限公司郑州研究院掌握镁锂合金熔铸与加工关键技术,研制生产出了一系列不同密度和强度的超轻镁锂合金,成功研制超轻镁锂合金,最轻的镁锂合金可以浮在水面上;2010年3月,在国内最先实现了镁锂合金的产业化,首次向国内用户提供镁锂合金的挤压材与轧制板材; 2012年5月,成功制备出大尺寸铸锭,同年7月成功制备出镁锂合金宽厚板,9月生产出宽度>350mm、厚度<1mm、可进行室温冲压的镁锂合金3C产品用薄板;2013年4月,生产出宽度>600mm的板材,大型锻件;2013年10月,年产100吨的高性能镁合金生产线即将投产,并已向国内外30余家用户提供产品或样品。

责任编辑:陈岩

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