Ali magnesium: penggunaan, pengelasan dan sifat

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Ali magnesium mempunyai beberapa sifat fizikal dan kimia yang unik, yang utamanya adalah ketumpatan rendah dan kekuatan tinggi. Gabungan kualiti ini dalam bahan dengan penambahan magnesium memungkinkan untuk menghasilkan produk dan struktur dengan ciri kekuatan tinggi dan berat rendah.

Ciri magnesium

Pengeluaran industri dan penggunaan magnesium bermula agak baru-baru ini - hanya kira-kira 100 tahun yang lalu. Logam ini mempunyai jisim yang rendah, kerana ia mempunyai ketumpatan yang agak rendah (1.74 g / cmᶟ), rintangan yang baik terhadap udara, alkali, media gas yang mengandungi fluorin dan minyak mineral.

Takat leburnya ialah 650 darjah. Ia dicirikan oleh aktiviti kimia yang tinggi sehingga pembakaran spontan dalam udara. Kekuatan tegangan magnesium tulen ialah 190 MPa, modulus elastik ialah 4,500 MPa, dan pemanjangan relatif ialah 18%. Logam mempunyai keupayaan redaman yang tinggi (dengan berkesan menyerap getaran elastik), yang menyediakannyatoleransi kejutan yang sangat baik dan mengurangkan kepekaan terhadap fenomena resonans.

Ciri lain unsur ini termasuk kekonduksian terma yang baik, keupayaan rendah untuk menyerap neutron haba dan berinteraksi dengan bahan api nuklear. Disebabkan gabungan sifat-sifat ini, magnesium ialah bahan yang sesuai untuk mencipta cengkerang yang tertutup rapat dengan unsur suhu tinggi reaktor nuklear.

Ali magnesium dengan baik dengan pelbagai logam dan merupakan salah satu agen penurunan yang kuat, tanpanya proses metalotermik adalah mustahil.

Dalam bentuk tulennya, ia digunakan terutamanya sebagai tambahan pengaloian dalam aloi dengan aluminium, titanium dan beberapa unsur kimia lain. Dalam metalurgi ferus, magnesium digunakan untuk penyahsulfuran dalam keluli dan besi tuang, dan sifat-sifat yang terakhir dipertingkatkan dengan sferoidisasi grafit.

Magnesium dan bahan tambahan pengaloian

Tambahan pengaloian yang paling biasa digunakan dalam aloi berasaskan magnesium termasuk unsur-unsur seperti aluminium, mangan dan zink. Melalui aluminium, struktur bertambah baik, kecairan dan kekuatan bahan meningkat. Pengenalan zink juga memungkinkan untuk mendapatkan aloi yang lebih kuat dengan saiz butiran yang dikurangkan. Dengan bantuan mangan atau zirkonium, rintangan kakisan aloi magnesium meningkat.

Tambahan zink dan zirkonium memberikan peningkatan kekuatan dan kemuluran campuran logam. Dan kehadiran nadir bumi tertentuunsur, seperti neodymium, serium, yttrium, dsb., menyumbang kepada peningkatan ketara dalam rintangan haba dan memaksimumkan sifat mekanikal aloi magnesium.

Untuk mencipta bahan ultra-ringan dengan ketumpatan 1.3 hingga 1.6 g/mᶟ, litium dimasukkan ke dalam aloi. Aditif ini memungkinkan untuk mengurangkan beratnya separuh berbanding dengan campuran logam aluminium. Pada masa yang sama, penunjuk keplastikan, kecairan, keanjalan dan kebolehkilangan mereka mencapai tahap yang lebih tinggi.

Pengkelasan aloi magnesium

Ali magnesium dikelaskan mengikut beberapa kriteria. Ini ialah:

• mengikut kaedah pemprosesan - untuk tuangan dan boleh ubah bentuk;
• mengikut tahap kepekaan terhadap rawatan haba - kepada tidak mengeras dan mengeras melalui rawatan haba;
• mengikut sifat dan aplikasi - untuk aloi tahan haba, kekuatan tinggi dan tujuan umum;
• mengikut sistem pengaloian - terdapat beberapa kumpulan aloi magnesium tempa yang tidak boleh mengeras dan boleh mengeras haba.

Aloi tuangan

Kumpulan ini termasuk aloi dengan penambahan magnesium, direka untuk penghasilan pelbagai bahagian dan unsur melalui tuangan berbentuk. Ia mempunyai sifat mekanikal yang berbeza, bergantung pada yang mana ia dibahagikan kepada tiga kelas:

• kekuatan sederhana;
• kekuatan tinggi;
• tahan haba.

Dari segi komposisi kimia, aloi juga dibahagikan kepada tiga kumpulan:

• aluminium + magnesium + zink;
• magnesium + zink + zirkonium;
• magnesium + nadir bumiunsur + zirkonium.

Sifat tuangan aloi

Sifat tuangan terbaik antara produk ketiga-tiga kumpulan ini mempunyai aloi aluminium-magnesium. Ia tergolong dalam kelas bahan berkekuatan tinggi (sehingga 220 MPa), oleh itu ia adalah pilihan terbaik untuk pembuatan bahagian enjin pesawat, kereta dan peralatan lain yang beroperasi di bawah beban mekanikal dan haba.

Untuk meningkatkan ciri kekuatan, aloi aluminium-magnesium juga dialoi dengan unsur lain. Tetapi kehadiran kekotoran besi dan tembaga adalah tidak diingini, kerana unsur-unsur ini mempunyai kesan negatif terhadap kebolehkimpalan dan rintangan kakisan aloi.

Aloi magnesium tuang disediakan dalam pelbagai jenis relau lebur: relau berkumandang, relau pijar dengan pemanasan gas, minyak atau elektrik, atau relau aruhan pijar.

Fluks dan bahan tambahan khas digunakan untuk mengelakkan pembakaran semasa pencairan dan penuangan. Tuangan dihasilkan dengan menuang dalam pasir, plaster dan acuan cangkerang, di bawah tekanan dan menggunakan model pelaburan.

Ali tempa

Berbanding dengan aloi tuang, aloi magnesium tempa lebih kuat, lebih mulur dan lebih keras. Ia digunakan untuk pengeluaran kosong dengan menggulung, menekan dan mengecap. Sebagai rawatan haba produk, pengerasan digunakan pada suhu 350-410 darjah, diikuti dengan penyejukan sewenang-wenangnya tanpa penuaan.

Apabila dipanaskansifat plastik bahan tersebut meningkat, oleh itu, pemprosesan aloi magnesium dijalankan dengan cara tekanan dan pada suhu tinggi. Pengecapan dilakukan pada 280-480 darjah di bawah tekanan dengan menggunakan acuan tertutup. Dalam penggulungan sejuk, penyepuhlindapan penghabluran perantaraan yang kerap dilakukan.

Apabila mengimpal aloi magnesium, kekuatan jahitan produk mungkin berkurangan dalam segmen tempat kimpalan dilakukan, disebabkan oleh kepekaan bahan tersebut terhadap terlalu panas.

Bidang penggunaan aloi magnesium

Pelbagai produk separuh siap - jongkong, papak, profil, kepingan, penempaan, dsb. dihasilkan melalui penuangan, ubah bentuk dan rawatan haba aloi. Kosong ini digunakan untuk penghasilan elemen dan bahagian peranti teknikal moden, di mana kecekapan berat struktur (berat berkurangan) memainkan peranan keutamaan sambil mengekalkan ciri kekuatannya. Berbanding dengan aluminium, magnesium adalah 1.5 kali lebih ringan dan 4.5 kali lebih ringan daripada keluli.

Pada masa ini, penggunaan aloi magnesium diamalkan secara meluas dalam industri aeroangkasa, automotif, ketenteraan dan lain-lain, di mana kosnya yang tinggi (sesetengah gred mengandungi unsur mengaloi yang agak mahal) adalah wajar dari sudut pandangan ekonomi oleh kemungkinan mencipta peralatan yang lebih tahan lama, lebih pantas, berkuasa dan selamat yang boleh berfungsi dengan berkesan dalam keadaan yang melampau, termasuk apabila terdedah kepada suhu tinggi.

Disebabkan potensi elektriknya yang tinggi, aloi ini adalah bahan optimum untuk mencipta pelindung yang menyediakan perlindungan elektrokimia bagi struktur keluli, seperti bahagian kereta, struktur bawah tanah, platform minyak, kapal laut, dsb., daripada proses kakisan yang berlaku di bawah pengaruh kelembapan, air tawar dan laut.

Aloi dengan penambahan magnesium juga telah digunakan dalam pelbagai sistem kejuruteraan radio, di mana ia digunakan untuk membuat saluran bunyi untuk talian ultrasonik untuk melambatkan isyarat elektrik.

Kesimpulan

Industri moden meletakkan permintaan yang lebih tinggi terhadap bahan dari segi kekuatannya, rintangan haus, rintangan kakisan dan kebolehkilangan. Penggunaan aloi magnesium adalah salah satu bidang yang paling menjanjikan, oleh itu, penyelidikan yang berkaitan dengan pencarian sifat baharu magnesium dan kemungkinan penggunaannya tidak berhenti.

Pada masa ini, penggunaan aloi berasaskan magnesium dalam penciptaan pelbagai bahagian dan struktur memungkinkan untuk mengurangkan beratnya hampir 30% dan meningkatkan kekuatan tegangan sehingga 300 MPa, tetapi, menurut saintis, ini jauh daripada had untuk logam unik ini.