Кіріспе
Магний қоспасы - магнийдің (ең жеңіл металл) басқа металдармен (қоспа деп аталады), көбінесе алюминий, мырыш, марганец, кремний, мыс, сирек жерлер және цирконий қоспасы. Магний қорытпаларының алты бұрышты тор құрылымы бар, бұл осы қорытпалардың негізгі қасиеттеріне әсер етеді. Алтыбұрышты тордың пластикалық деформациясы алюминий, мыс және болат сияқты текше торлы металдарға қарағанда күрделірек; сондықтан магний қорытпалары әдетте құйма қорытпалар ретінде қолданылады, бірақ қазылған қорытпалар туралы зерттеулер 2003 жылдан бері кеңінен жүргізілуде. Қою магний қорытпалары қазіргі заманғы автомобильдердің көптеген бөлшектерінде қолданылады және кейбір жоғары өнімділіктегі көліктерде қолданылған; өшірілген магний камера корпустары мен линзалардағы бөлшектерде де қолданылады. АҚШ-та өндірілетін магний қорытпаларының барлығы алюминий (3 - 13 пайыз) және марганец (0,1 - 0,4 пайыз) құрамында. Олардың көбісінде мырыш (0,5 - 3 пайыз) бар, ал кейбіреулері жылумен өңделгеннен кейін қатайтылады. Барлық қорытпалар бірнеше өнім түрінде қолданылуы мүмкін, бірақ AZ63 және AZ92 қорытпалары көбінесе құм құю үшін, AZ91 - өшірілген құю үшін, ал AZ92 әдетте тұрақты құю үшін қолданылады (кейде соңғы қолданбада AZ63 және A10 қолданылады). Қалқалар үшін AZ61 көбінесе қолданылады, ал мұнда төмен беріктік қажет болған жерде M1 қорытпасы және ең жоғары беріктік үшін AZ80 қолданылады. Экструзия үшін көп түрлі пішіндер, сырықтар мен құбырлар M1 қорытпасынан жасалады, онда төмен беріктігі жеткілікті немесе M1 құймаларына дәнекерлеу жоспарланған. АЗ31, АЗ61 және АЗ80 қорытпалары экструзияда аталған тәртіппен қолданылады, мықтылықтың артуы олардың салыстырмалы шығынының артуын негіздейді. Магнокс (қосмесі), оның атауы "окистенбейді магний" деген сөздің қысқартуы, 99% магний және 1% алюминийден тұрады және магнокс ядролық реакторларындағы отын таяқшаларының қаптамасында қолданылады. Магний қорытпалары қысқа кодтармен (ASTM B275 стандартында анықталады) аталады, олар шамамен салмаққа қарай химиялық құрамын білдіреді. Мысалы, AS41 4% алюминий мен 1% кремнийден тұрады; AZ81 - 7,5% алюминий мен 0,7% мырыштан тұрады. Алюминий бар болса, онда магний компоненті де болады, ол 0,2% салмақпен болады, ол дәннің құрылымын жақсартуға қызмет етеді; алюминий мен магний жоқ болса, цирконий әдетте осы мақсатта 0,8% болады. Магний тез тұтанатын материал болып табылады және оны мұқият ұстау керек.
Magnesium alloys are mixtures of magnesium (the lightest structural metal) with other metals (called an alloy), often aluminium, zinc, manganese, silicon, copper, rare earths and zirconium. Magnesium alloys have a hexagonal lattice structure, which affects the fundamental properties of these alloys. Plastic deformation of the hexagonal lattice is more complicated than in cubic latticed metals like aluminium, copper and steel; therefore, magnesium alloys are typically used as cast alloys, but research of wrought alloys has been more extensive since 2003. Cast magnesium alloys are used for many components of modern automobiles and have been used in some high performance vehicles; die cast magnesium is also used for camera bodies and components in lenses. Practically, all the commercial magnesium alloys manufactured in the United States contain aluminium (3 to 13 percent) and manganese (0.1 to 0.4 percent). Many also contain zinc (0.5 to 3 percent) and some are hardenable by heat treatment. All the alloys may be used for more than one product form, but alloys AZ63 and AZ92 are most used for sand castings, AZ91 for die castings, and AZ92 generally employed for permanent mold castings (while AZ63 and A10 are sometimes also used in the latter application as well). For forgings, AZ61 is most used, and here alloy M1 is employed where low strength is required and AZ80 for highest strength. For extrusions, a wide range of shapes, bars, and tubes are made from M1 alloy where low strength suffices or where welding to M1 castings is planned. Alloys AZ31, AZ61 and AZ80 are employed for extrusions in the order named, where increase in strength justifies their increased relative costs. Magnox (alloy), whose name is an abbreviation for "magnesium non oxidizing", is 99% magnesium and 1% aluminium, and is used in the cladding of fuel rods in magnox nuclear power reactors. Magnesium alloys are referred to by short codes (defined in ASTM B275) which denote approximate chemical compositions by weight. For example, AS41 has 4% aluminum and 1% silicon; AZ81 is 7.5% aluminium and 0.7% zinc. If aluminium is present, a manganese component is almost always also present at about 0.2% by weight which serves to improve grain structure; if aluminum and manganese are absent, zirconium is usually present at about 0.8% for this same purpose. Magnesium is a flammable material and must be handled carefully.
Құралымдар кестесі
Қоспа атауы Үлес (%) Басқа металдар Ескертулер Mg Al Zn Si Mn AE44 92 4 4% аралас металдар Аралас металдар сирек жер элементтерінің қоспасы шамамен 50% церий және 25% лантан AJ62A 89.891.8 5.66.6 0.2 0.08 0.260.5 2.12.8% Sr, <0.1% әрқайсысы Be, Cu, Fe, Ni Жоғары температуралы қозғалтқыш Mg қорытпасы WE43 93.6 Y 4%, 2.25%, 0.15% Zr Nd Әуе кемелерінде және жоғары өнімділіктегі көліктерде қолданылады, кернеу беріктілігі 250 МПа AZ8191.07 8.11 0.64 0.18 AZ31B 96 2.53.5 0.71.3 <0.05 0.2 ? Қалқымалы қорытпа, жақсы беріктігі мен икемділігі коррозияға төзімділігі, дәнекерлеуге қабілеттілігі, экструзия AMCa602 91.5 6 0.1 0.35 2% Ca Жарылмайтын Mg қорытпасы AM60 93.5 6 0.1 0.35 AZ91 90.8 8.25 0.63 0.035 0.22 Cu 0.003; Fe 0.014; Be 0.002 Өртпен құю үшін пайдаланылады QE22 2.5% Ag, 2% RE, 0.6% Zr Magnox (Al 80) 99.2 0.8 Окистенбейді Mg қорытпасы
Сипаттамалары
Магнийдің ерекше артықшылықтары алюминий қорытпаларының ерекшеліктеріне ұқсас: қанағаттанарлық беріктігі бар аз меншікті салмағы. Магний алюминийге қарағанда артықшылықтар береді, ол алюминийге қарағанда (≈ 2,8 г / см3) тіпті төмен тығыздықта (≈ 1,8 г / см3). Магний қорытпаларының механикалық қасиеттері алюминий қорытпаларының ең мықтыларынан төмен болады. Қаттылығы мен салмағы бойынша тұнбамен қатайтылған магний қорытпаларының салмағы алюминийдің қатты қорытпаларымен немесе қорытпалы болатпен салыстырмалы. Алайда магний қорытпаларының тығыздығы төмен, бір салмаққа бағана жүктемесі жоғары және меншікті модулі жоғары. Олар сондай-ақ үлкен беріктік қажет болмаған кезде, бірақ қалың, жеңіл форма қажет болған кезде немесе жоғары қаттылық қажет болған кезде қолданылады. Мысал ретінде күрделі құймаларды, мысалы, ұшақтардың корпустарын немесе корпустарын және жылдам айналатын немесе кері айналатын машиналардың бөлшектерін қарастырамыз. Мұндай қолданбалар циклдік кристаллдар дүйімдеуін және дүйімдеуін тудырады, бұл жүктеме бағытының өзгеруі кезінде беріктікті төмендетеді. Магний қорытпаларының жоғары температуралық қасиеттері автомобиль және аэроғарыш салаларында маңызды, онда материалдың өмір сүру ұзақтығында кіргізудің баяулауы маңызды рөл атқарады. Магний қорытпалары әдетте сұйықтық қасиеттері нашар; бұл кемшілік магний матрицасына емес, еріген қоспаларға байланысты, өйткені таза магний таза алюминийге ұқсас сұйықтық өмірін көрсетеді, бірақ магний қорытпалары алюминий қорытпаларына қарағанда сұйықтық өмірін азайтады. Mg RE қорытпаларына аз мөлшерде мырыш қосу жергілікті байланыстарды қатаңдату арқылы базальдық және призмалық жазықтықтағы тұнбаларды тұрақтандыру арқылы жыртылу өмірін 600% -ға ұлғайтатыны көрсетілді. немесе тиісті қаптамаларды қолдану.
Ыстық және суық жұмыс
Магний қорытпалары кез келген суық жұмыс түрінде тез қатарады, сондықтан қайталап оттатусыз суық қалыптастырылмайды. Шамамен , өткір иілу, айналу немесе сызу керек, бірақ үлкен радиустарда жұмсақ иілуді суықтай жасауға болады. Жедел пішіндеуден гөрі баяу пішіндеу жақсы нәтиже береді. Престе қалау балғамен қалаудан артық, өйткені престе металл ағысы үшін көп уақыт беріледі. Пластикпен қалау диапазоны - бұл диапазоннан тыс металл өңдеуде деформация механизмдерінің жоқтығына байланысты оңай сындырылады.
Кастинг
Магний қорытпалары, әсіресе тұнбалау арқылы қатайтылған қорытпалар құюда қолданылады. Құм, тұрақты қалып және өшірілім әдістері қолданылады, бірақ Париж құюының гипсі әлі жетілдірілмеген. Жасыл құм қалыптарында құм құю арнайы техниканы қажет етеді, өйткені магний құмдағы ылғалмен әрекеттесіп, магний оксиді түзіледі және сутегі бөлінеді. Оксид құйманың бетінде күйіп кеткен жерлерді пайда етеді, ал босаған сутек қабықшалылыққа әкелуі мүмкін. Реакцияның алдын алу үшін ылғалды құмға күкірт, бор қышқылы, этилен гликолі немесе аммоний фториді сияқты ингибиторларды араластырады. Барлық гравитациялық қоректендірілген қалыптар қатты қысымды газды көпіршіктерді құймадан шығарып, металлдың қалыпқа енуін қамтамасыз ету үшін еріген металдың қосымша биік бағанасын қажет етеді. Құю қабырғасының қалыңдығы кем дегенде 5/32 дюйм болуы керек. көп жағдайда. Магний құймаларында әсіресе қауіпті стресс концентрациясы болғандықтан, барлық кіретін бұрыштарда аса үлкен филелер болуы керек. Тұрақты құймалар құймалар сияқты қоспалардан жасалады және құм құймалары сияқты бірдей физикалық қасиеттерге ие. Магнийдің қатудағы ықшаюы алюминийдікімен бірдей болғандықтан, алюминий қалыптарын көбінесе магний қорытпасы құймаларын жасауға бейімдеуге болады (бұл қақпаны өзгерту қажет болуы мүмкін). Қысыммен суық камерада құйылған бұйымдар шағын бөлшектерді өндіру үшін қолданылады. Сұйық металдың суық қалыппен жанасуынан пайда болатын тез қату өте жақсы физикалық қасиеттері бар тығыз құрылымды құйманы тудырады. Түзудің аяқталуы мен өлшемдік дәлдігі өте жақсы, ал машинамен өңдеу тек қана өте дәлдік қажет болған жағдайда қажет. Әдетте бұл құймалар жылумен өңделмейді.
Дәнекерлеу, дәнекерлеу және қаптау
Көптеген стандартты магний қорытпалары газбен немесе кедергілі дәнекерлеу жабдықтарымен оңай дәнекерленеді, бірақ оттегі отпен кесуге болмайды. Магний қорытпалары басқа металдарға дәнекерленбейді, өйткені металдар аралық сынық қоспалар пайда болуы мүмкін немесе металдардың бірігуі коррозияға ықпал етуі мүмкін. Екі немесе одан да көп бөлшектер біріктірілген кезде олардың құрамы бірдей болуы тиіс. Магний қорытпаларын дәнекерлеу тек бөлшектердің бетіндегі ақауларды жабу үшін ғана мүмкін. Тездетулер алюминийге қарағанда тіпті коррозияға ұшырайды, сондықтан бөлшектердің қысымға төзуі ешқашан талап етілмейді. Магний қорытпасынан жасалған конструкциялардың түйілген буындары әдетте алюминий немесе алюминий-магний қорытпасынан жасалған түйілген буындарды пайдаланады. Магнийлі ніттер жиі қолданылмайды, өйткені оларды ыстық кезде қозғалту керек. Бұранданың тесіктерін бұрғылау керек, әсіресе ауыр табақтар мен экструдированные секциялар, өйткені ұңғымалау тесіктің шетімен және кернеу концентрациясын тудырады.
Өңдеу
Магний қорытпаларының ерекше тартымдылығы олардың ерекше жақсы өңдеу қасиеттерінде жатыр, бұл жағынан олар бұрандалау мысынан да жоғары. Оларды кесу үшін қажетті қуат аз, ал өте жоғары жылдамдықтар (кейде минутына 5000 фут) қолданылуы мүмкін. Ең жақсы кескіш құралдардың ерекше пішіні бар, бірақ басқа металдарды өңдеуге арналған құралдарды қолдануға болады, бірақ тиімділігі біршама төмен. Магнийді жоғары жылдамдықпен кесу кезінде құралдар өткір болуы керек және үнемі кесу керек. Жоғары жылдамдықпен жұмыс істейтін, суық, сүйреп жүретін құралдар ұсақ бөлшектерді тұтандыру үшін жеткілікті жылуды өндіре алады. Азудан шыққан ұсақтар мен шаң отқа қауіпті бола алатындығынан, ұсақтауды салқындатқышпен немесе шаңды су астында шоғырландыру құрылғысымен жүргізу керек. Магний ұнтағын темір металдар үшін де қолдануға болмайды, өйткені ұшқын жиналған шаңды тұтандыруы мүмкін. Магнийлі от шықса, оны құйма темірден жасалған бұрамалармен немесе құрғақ құммен немесе арнайы дайындалған басқа материалдармен сөндіруге болады. Өрт сөндіру үшін су немесе сұйық құралдарды ешқашан қолдануға болмайды, өйткені олар отты шашыратады. Шын мәнінде, магнийлі бөлшектер мен шаңдарды тұтандыру әдеттегіден әлдеқайда қиын, сондықтан олар машинада үлкен қиындықтар тудырмайды. Магнийді өндіруде қолданылатын арнайы әдістер (өңдеу, құю және біріктіру) өндіріс шығындарын едәуір арттырады. Алюминий мен магнийді немесе белгілі бір бөлшекті таңдау кезінде металдың базалық құны екеуіне де көп артықшылық бермеуі мүмкін, бірақ әдетте өндіріс процестері магнийді қолжетімді етеді.
Қоспаның одан әрі дамуы
Скандий мен гадолиний қорытпа элементтері ретінде сыналды; 1% марганец, 0,3% скандий және 5% гадолиний қорытпасы 350С температурада дерлік кемелденген ығысу кедергісін ұсынады. Бұл көп құрамдас қоспалардың физикалық құрамы күрделі, Mn2Sc сияқты металдар аралық қосылыстардың пластиналары қалыптасады. Mg RE қорытпаларына мырыш қосу RE тұнбаларын тұрақтандыру арқылы жыртылу өмірін айтарлықтай ұзартады.
Магний-литий қорытпалары
Магнийге 10% литий қосу магний диоксиді катоды бар батареяларда жақсартылған анод ретінде пайдаланылатын қорытпаны береді. Магний-литий қорытпалары әдетте жұмсақ және икемді, ал тығыздығы 1,4 г/см3 ғарышқа арналған. Кванттық механикалық симуляция магнезий-литий қорытпаларының қалыптасуын болжау үшін пайдаланылды. Өңдеуге қатысты қызығушылық, 13 мыңнан астам адам % литийдің нәтижесінде кубикалық құрылымдағы реттелген фазалар пайда болады.
Магнийдің жанбайтын қорытпалары
Магний қорытпасы AM60-ға салмағына қарай 2% кальций қосылғанда жанбайтын магний қорытпасы AMCa602 пайда болады. Кальцийдің жоғары тотығу реактивтілігі магнийдің тұтануынан бұрын кальций оксиді қабатының пайда болуына себеп болады. Қоспаның тұтану температурасы 200-300 К-ке жоғарылайды. Машинада өңдеу үшін оттегісіз атмосфера қажет емес.