镁合金及应用.doc

材料科学与化学工程学院
经典学术专著选读
(读书心得)
学号:S313107008
专业:材料工程
学生姓名:肖赢
指导教师:巫瑞智
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导师签字:
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成绩
《镁合金及应用》学****心得
镁及镁合金具有密度小、比强度高、加工焊接、切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强和阻尼性能良好及尺寸稳定、价格低廉、可以回收利用等优点,在交通、通讯、电子和航空航天等领域的应用前景十分广泛,2003年世界和我国原镁产量已分别达到51万吨和34万吨,且以每年20%的速度迅速增长。中国是镁资源大国,储量居世界第一,目前原镁的生产量占全世界的2/3,是原镁最大的生产国和出口国,但并非为镁合金产品加工和应用的强国。国家科技部、发展改革委员会等部门和相关地方政府投入大量资金用于镁合金基础研究、应用开发及产业化发展。编著者参与了国家高新技术863“高强度变形镁合金研制及其应用研究”,“先进轻武器材料技术”,国家“十五”攻关“交通工具用镁合金零部件生产及应用共性关键技术研究开发及产业化”等项目,在进行项目研究过程中发现关于镁合金的专著较少,而且各自的侧重面有所差异。随着镁合金研究开发的不断深入,越来越多的人加入镁合金基础研究和产业化队伍中,为了方便相关读者了解镁合金的基础知识和研究现状,该书收集的资料进行了归纳整理,同时也将编著者们的研究成果和国内外最新的技术成果进行了介绍。本书从原镁生产、镁合金的制备、表面处理、回收利用以及安全生产到镁合金的应用进行了较为全面系统的分析和总结,概括了当前镁合金的发展情况。
1、镁资源及原镁生产
镁在地壳中的储藏量极其丰富,%,在地壳表层储量居第6位。在大多数国家都能发现镁矿石,已知镁矿多达60余种,然而最主要的资源还是海水,%。我国是世界上镁资源最丰富的国家,,约占世界探明储量的1/,符合炼镁要求的I、II级矿占78%,主要分布的辽宁和山东、山西、宁夏、内蒙、河南等各省区。
菱镁矿石经过燃烧,碳酸镁分解为氧化镁和二氧化碳。氧化镁具有较强的耐火性能和绝缘性能,广泛应用于冶金、建材、轻工、化工、医药、航空、航天、军工、电子、农牧等行业。
在大气压下纯镁的晶体结构是密排六方形。镁的化合物是17世纪末发现的。1695年美国的物理学家葛留在埃蒲荪的矿泉中发现了硫酸镁,后来又发现了碳酸镁。1755年英国人布拉克正式确定了镁元素的存在,1808年英国化学家戴维电解***和MgO的混合物,通过加热驱走了***,分离出单体镁。1852年本生在实验室里对电解法进行了较为详细的研究,并由试验研究走向工业生产,1885年建立了工业电解槽。后来戴维等许多科学家对电解质、阳极和阴极材料、添加剂以及水分、硫酸盐等杂质对电解过程的影响作了详细的研究。1897年美国的贝尔达乌取得了电解熔融***化镁与***化钠的混合物抽取金属镁的专利权。电解熔融***化物制取金属镁的方法在19世纪末已初具规模,金属镁成了工业金属。后来,电解熔融***化物制取金属镁的方法在工艺设备方面又进行了一系列的改进。直到目前为止,电解法仍然是生产金属镁的主要工艺方法之一。
自20世纪30年代开始,金属热还原法开始建立并极受重视,尤其是硅热法炼镁。由于具有工艺较简单、无污染、建厂快、投资省等优点,已成为生产金属镁的一种主要方法。我国镁工业赴较晚。镁冶金的现代方法主要分为两种:一是电解法;二是硅热法。
2、镁合金的成分、组织和性能
%,但是纯镁不能用作结构材料。在纯镁中加入铝、锌、锂、猛、锆等稀土元素形成的镁合金具有较高的强度,可以作为结构材料广泛应用。在20世纪20年代至30年代晚期,镁合金的开发和应用达到第一个高峰;在20世纪50年代,达到第二个高峰;从20世纪90年代至今是第三个高峰。
镁合金铸有多种方法,包括重力铸造和压力铸造;砂型铸造、永久模铸造、半永久模铸造、熔模铸造、挤压铸造、低压铸造和高压铸造。通常所说的压铸是指高压铸造,以区分重力铸造和低压铸造。对于具体材料,就根据其化学成分、工艺要求来选择合适的铸造方法。合金成分和铸造工艺对组织结构有重要的影响。合金元素,尤其是稀土元素RE引起中间相结构的复杂变化,对镁合金的组织和性能产生很大的影响。
许多镁合金既可做铸造镁合金又可做变形镁合金。变形镁合金经过挤压、轧制和锻造等工艺后具有比相同成分的铸造镁合金更高的力学性能。变形镁合金制品有轧制薄板、挤压件和锻件等。这些产品具有更低成本、更高强度和延展性以及多样化的力学性能等优点。其工作温度不超过150℃。
在镁中加锂元素能获得超轻变形镁锂合金,它是迄今为止最轻的金属结构材料,具有极优的变形性能和较好的超塑性能,已应用在航天和航空器上。
镁合金在