新型镁合金材料研究开发意义

        在金属合金系列中，镁合金材料优势与缺陷同样显著，但其作为最轻的金属结构材料在工业中得以广泛应用，如机械、航天航空、工业等领域。因此在工业轻量化的趋势下，高性能镁合金材料的开发势在必行。在纯镁的众多优势下，力学性能是限制其广泛应用的主要原因。通过在纯镁中添加合金化元素，得到高强度，质轻，高比刚度的铝合金材料。它在保持纯铝原有优质性能的基础上，又可以显着改善镁的物理、化学和力学性能，可广泛应用于实际生产生活中，极大促进材料的发展。

一、镁合金材料的优点

        （1）镁合金的密度比纯镁稍高，在1.75～1.85g/cm-3之间。镁合金的密度在1.75~1.85g/cm-3之间，比纯镁稍高。镁合金比弹性远高于工程塑料，与高强度铝合金和合金钢大致相同，且可达到一般塑料的10倍以上。

        （2）镁合金的弹性模量较低，可以避免过高的应力集中。在受到外力作用时，应力分布将更为均匀，在弹性范围内承受冲击载荷时，所吸收的能量比铝高50%左右，因此镁合金适宜于制造承受猛烈冲击的零部件。

        （3）镁合金阻尼性能好，适合于制备抗振零部件。其切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他金属。不需要磨削、抛光处理，不使用切削液即可以得到粗糙度很低的加工面。镁合金在受到冲击或摩擦时，表面不会产生火花。

且铸造性能优良，可用几乎所有铸造工艺来铸造成形。

        （4）可降解性好，在医学应用中，可实现镁在人体中的降解吸收，生物安全性高，生物力学相容性好，是最理想的骨内固定修复材料。

        （5）成本低。镁是包括海洋在内地球表层最为丰富的金属元素，含量丰富且价格低廉。在实际医学应用中可广泛应用，实现经济利益最大化。

二、镁合金材料的缺点

        （1）镁合金的广泛应用受到耐热性差的限制之一。随着温度的升高，镁合金的强度和抗蠕变性能显著降低，这使得它在汽车等工业中作为关键零部件（如发动机零件）的广泛应用具有困难。为了解决这个问题，耐热镁合金的开发过程中主要采用了稀土元素（RE）作为合金添加剂。然而，稀土合金的高成本成为应用推广的重要障碍之一。为了降低成本，寻找替代稀土元素的方法也是当前研究的重点。

        （2）镁合金的耐腐蚀性较差。由于镁具有较高的活性，在室温下容易被空气氧化，形成氧化膜，膜层多孔且疏松。同时，在液态条件下，镁合金容易剧烈氧化并发生燃烧，因此镁合金在熔炼过程中必须在溶剂覆盖下或者保护气氛中进行。同样，对于镁合金铸件的固溶处理也需要在SO2、CO2或SF6气体保护下进行，或者在真空条件下进行。因为耐蚀性差，这严重制约了镁合金材料的应用范围。

        （3）阻燃性差。在镁合金的熔炼和浇铸过程中，容易发生剧烈的氧化燃烧现象。虽然目前存在一些熔剂保护法和气体保护方法来实现阻燃，但这些方法在应用中可能导致严重的环境污染，并降低合金的性能，同时也增加了设备投资成本。

三、 镁合金材料的实际应用

    为了拓宽材料的应用领域，新材料的研发变得非常重要。镁合金作为一种轻质材料，具有良好的散热性能和容易获取的原料，因此在交通、通信、医学、航空航天等领域具有广阔的应用前景。以下是对其几种常见应用的简要介绍：

        （1）镁合金在机械领域的广泛应用体现了其独特优势。作为汽车、摩托车、自行车等机械设备的零部件，镁合金材料能够显著提升燃油经济性综合标准，减少废气排放和燃油成本。与此同时，它们的应用还能有效减轻机械设备的整体重量，为各种方面带来诸多好处。以汽车为例，采用镁合金材料可以大幅减轻车身质量，从而增加车辆的装载能力和有效载荷，并明显改善刹车和加速性能。此外，镁合金具备出色的变形和能量吸收能力，极大提高了汽车的安全性能，为驾乘人员提供了更可靠的保护。另外，镁合金压铸件的一次成形特性也带来了众多优势。通过将原本需要多个部件组合的工艺简化为一次成形，生产效率得以显著提高。同时，这种替代传统部件的方式不仅能减少制造误差和装配误差，降低部件之间的摩擦，减少车辆噪音和震动，还能提升整体质量和性能表现。镁合金在机械领域具备广泛应用潜力。其轻量化的特性不仅有助于提高燃油经济性和降低排放，还能改善机械设备的性能和安全性，以及提升生产效率和质量水平。

        （2）镁合金在航空航天领域上的应用。航空的高精度性使其对材料有诸多特殊的要求。比如，就航空材料而言，结构减重和结构承载与功能一体化是飞机机体结构材料发展的重要方向。镁合金由于其低密度、高比强度的特性使其很早就在航空工业上得到了应用。航空材料的减重带来的经济效益和性能的改善十分显着，商用飞机与汽车减重相同质量带来的燃油费用节省，前者是后者的一百倍。而战斗机的燃油节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大的提高其战斗力和生存能力。正因为如此航空工业才会采用各种措施增加镁合金的用量，并在相应的零部件开发上得以应用，如航空发动机零部件、飞机以及导弹蒙皮和舱体，飞机壁板、汽油和润滑系统零件、油箱隔板、副油箱挂架等等。

        （3）镁合金材料在电子数字产品上的应用。包括电脑，手机，通信设备等在内的电子数字产品行业是当今全球发展最为快速的产业之一，数字化技术导致了各类数字产品不断涌现。近年来3C产品的设计往轻、薄、短、小的方向发展，因此在材料的开发与特性选择上，需要做相当程度的考量。经济也是其中必不可少的考虑要素，成本低廉方能实现工业化生产，使经济利益最大化。此外，3C产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁保护作用，散热功能佳，轻巧易携。而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰；其比重在所有结构用合金中属于轻者，比重为铝合金的68%，锌合金的27%，钢铁的23%;散热性极佳，可回收性好，原料易取得，外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。在实际应用上镁合金材料又比铝合金材料有较佳的防震性，更可用于对震动敏感的电子零组件托架、避震器及气动工具等产品。

        镁合金材料具有许多优良特性，如资源丰富、优异的金属属性、环保和经济实惠等。在镁合金材料的研究开发方面，解决共性技术难题并改善性能缺陷非常重要，特别是提高耐高温性、抗蠕变性和耐腐蚀性能等方面。通过开发新型镁合金材料和改进现有材料的性能，可以拓展其应用领域，并获得更多高品质的镁合金材料。对于我国来说，在镁合金材料的研究与应用方面，确实存在一些技术落后的情况。然而，如果能够积极解决技术难题，加大对新型镁合金材料研发的力度，就可以充分利用这些优良特性，提升我国镁合金行业的技术水平和产业竞争力。扩展镁合金材料的应用领域，并不仅仅局限于传统的机械领域。例如，在航空航天、电子设备、3D打印等领域，镁合金材料也有着广阔的发展空间。通过持续的研究和开发，我们可以获得更多具备高品质和高性能的镁合金材料，推动材料科学与工程的进步。因此，对于镁合金材料的进一步研发和应用，具有巨大的发展潜力。通过解决技术难题、提升性能特性，以及不断拓展其应用范围，我们可以促进镁合金材料行业的快速发展，并在相关领域取得更多的创新成果。

        （本站声明：凡本网转载自其它媒体的文章，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。来源：网络）