镁课堂:(三十一)特色鲜明的镁合金

2015年06月02日 16:7 8984次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

导读: 中国在发展镁合金方面特别是对镁-稀土合金的研发居世界领先地位,受到全球刮目相看,除了前面谈的一些成就,主要成就还有:低成本非稀土镁合金、功能材料。

       中国在发展镁合金方面特别是对镁-稀土合金的研发居世界领先地位,受到全球刮目相看,除了前面谈的一些成就,主要成就还有:
  低成本非稀土镁合金
  目前发展的新型镁合金的85%以上都或多或少含有稀土,它们的价格昂贵,提高了合金的价格,使其身价倍增,但在性价比上却大打折扣,推广应用不易。因此,研发低成本非稀土型的高性能镁合金显得非常必要,中国在发展这类合金方面也取得了非凡的成就,硕果累累,如上海交通大学的ASZ511Sb合金、AT72合金、AX51合金。
  ASZ511Sb(Mg-5Al-1Zn-1Si-0.6Sb)合金,它是一种金属型重力铸造合金,不含高价合金元素,其主要合金元素为铝、锌、硅,还含有少量的锑与微量的稀土,用于金型重力铸造,铸件的室温屈服强度95N/mm2,抗拉强度Rm=235N/mm2,伸长率A=12%。合金的显微组织为α-Mg+共晶体,其晶体中的Mg2Si呈汉字状,Sb的加入显著细化了Mg2Si,使它成为均匀分布的颗粒。该合金在200℃、50N/mm2条件下的抗蠕变强度与稀土耐热镁合金AE42(Mg-4Al-2RE-0.2Mn)合金的相当,因此可以在100~150℃的温度下长期工作。该合金在5%NaCl盐雾试验时的腐蚀速率比AZ91D合金的低10%。
  AT72铸造镁合金也是上海交通大学研发的,用于金属型重力铸造,以铝、锡为主要合金元素,还含有锌、锰、稀土等微量元素,金属型重力铸件的室温屈服强度Rp0.2=90N/mm2,抗拉强度Rm=225N/mm2,伸长率A=7%。铸态合金的显微组织以α-Mg固溶体为基体,其中分布着离异共晶Mg17Al12和少量的Mg2Sn,固溶处理后,Mg17Al12溶入基体,但仍有少量的Mg2Sn相。该合金的铝含量不多,有较好的压铸成形性能,与AZ91D合金的相当,但因铝的含量少,仅7%,重力铸件的时效强化效果较弱。AT72-T5合金压、铸件的室温力学性能:屈服强度Rp0.2=125N/mm2,抗拉强度Rm=225N/mm2,伸长率A=4.5%。该合金的抗腐蚀性能与传统AZ91D合金的相当。
  AX51合金是一种压铸合金,以Al、Sr为主要合金元素,Ti为次要合金元素,是上海交通大学研制的,重力铸件的典型组织为α-Mg+共晶体(α-Mg+Al4Sr),含钛的Mg-5Al-1Sr合金的显微组织发生了明显的变化,晶界上的共晶组织由粗大的层片状转变为球状与短棒状,因而力学性能有较大提高。AX51合金压铸件的典型力学性能:屈服强度Rp0.2=138N/mm2,抗拉强度Rm=270N/mm2,伸长率A=7%。Mg-5Al-1Sr-Ti合金在175℃/70N/mm2的稳态拉伸蠕变速率比不含Sr、Ti合金的小1个数量级。
  功能材料
  镁合金的是一类前景广宽的功能材料,典型的功能材料为:镁储氢材料、医用镁材、阻尼镁材、镁电池材料、镁阳极材料等。功能镁合金是一类新型的高技术材料,是镁产业的一个新领域,是世界材料工作者关注的重要焦点之一。镁合金是一类可降解新型医用材料,具有巨大的优势和潜力。
  在常压与约250℃时镁与H2可形成MgH2,而在低压与重高温度下又能释放氢,因而是一类有效的储氢材料,纯镁的储氢率高达7.6%,即10kg镁中可以储存0.76kg氢,把氢储存在合金中,可以控制释放速度,保证使用安全性。
  镁的电极电位低,具有非常优秀的电化学性能,可以作为一次电池与二次电池的电极,可用于制造各种高容量电池,镁与锂的物理化学性能相似,但镁电池无毒,对环境友好,安全性高、易操作,资源丰富,价格合理,作为电池材料具有极大的优势。目前商用镍氢电池的储氢材料为LaNi5,储氢量仅约1.4%,比容量约330mAh/g,限制了镍氢电池的应用的推广。上海交通大学通过向LaNi5添加少量Mg,大大提高了其电化学容量,其比容量达到400mAh/g,并有良好的循环稳定性。

责任编辑:于璐

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