Magnezijske legure: primjena, klasifikacija i svojstva

Magnezijske legure imaju niz jedinstvenih fizikalnih i kemijskih svojstava, od kojih su glavne niske gustoće i visoka čvrstoća. Kombinacija tih svojstava u materijalu uz dodavanje magnezija omogućuje proizvodnju proizvoda i struktura koje imaju visoku čvrstoću i malu težinu.

Karakteristike magnezija

Industrijska proizvodnja i uporaba magnezija počela je relativno nedavno - samo oko 100 godina. Taj metal ima malu masu jer ima relativno nisku gustoću (1,74 g / cm2), dobru stabilnost u zraku, lužinama, plinovitim medijima s udjelom fluora i mineralnim uljima.

Talište je 650 stupnjeva. Karakterizira ga visoka kemijska aktivnost do spontanog izgaranja u zraku. Ograničenje snage čisti magnezij je 190 MPa, modul elastičnosti je 4.500 MPa, izduženje je 18%. Metal ima veliku sposobnost prigušenja (učinkovito apsorbira elastične vibracije), što mu daje izvrsnu toleranciju šuma i smanjenu osjetljivost na rezonantne pojave.

Ostale značajke ovog elementa uključuju dobru toplinsku vodljivost, nisku sposobnost apsorbiranja toplinskih neutrona i interakciju s nuklearnim gorivom. Zbog kombinacije ovih svojstava, magnezij je idealan materijal za stvaranje hermetičkih školjki visokih temperatura elemenata nuklearnih reaktora.

Magnezij se lako spaja sa različitim metalima i jedan je od jakih redukcijskih sredstava, bez kojih metalothermy proces nije moguć.

U čistom obliku, uglavnom se koristi kao dopingni aditiv u legurama s aluminijem, titanom i nekim drugim kemijskim elementima. U industriji željeza i čelika magnezij se koristi za dubinsko odsumporavanje čelika i lijevanog željeza, a svojstva potonjih poboljšavaju se pomoću grafitne spheroidizacije.

Magnezij i aditivi za leguru

Među najčešćim aditivima za legiranje koje se koriste u legurama na bazi magnezija su elementi kao što su aluminij, mangan i cink. Aluminij poboljšava strukturu, povećava fluidnost i čvrstoću materijala. Uvođenje cinka također omogućava dobivanje jačih legura sa smanjenom veličinom zrna. Uz pomoć mangana ili cirkonija povećava se otpornost na koroziju legura magnezija.

Dodavanje cinka i cirkonija daje povećanu čvrstoću i duktilnost metalnih smjesa. I prisutnost određenih elemenata rijetkih zemalja, kao što su neodimij, cer, itrijcm i tako dalje., Potiče značajan porast otpornosti na toplinu i povećali mehanička svojstva legure magnezija.

Za stvaranje ultralight materijala gustoće od 1.3 do 1.6 g / m litija se uvodi u legure. Ovaj aditiv omogućava smanjenje njihove težine za pola u usporedbi s metalnim smjesama od aluminija. Istodobno, njihovi pokazatelji duktilnosti, fluidnosti, elastičnosti i proizvodljivosti nalaze se na višoj razini.

Razvrstavanje legura s magnezijem

Magnezijske se legure dijele prema brojnim kriterijima. To su:

• putem obrade - na ljevaonici i deformabilan;
• prema stupnju osjetljivosti na toplinsku obradu - do neotvrdnjavanja i otvrdnjavanja toplinskom obradom;
• po svojstvima i sferama primjene - na legura otpornog na toplinu, visoke čvrstoće i opće namjene;
• pomoću doping sustava - postoji nekoliko grupa nestabilnih i očvrsnuto toplinskom obradom magnezijskih legura koje se deformiraju.

Ljevaoničke legure

Ova skupina uključuje legure s dodatkom magnezija, namijenjene za proizvodnju različitih dijelova i elemenata metodom lijevanog lijevanja. Imaju različite mehaničke osobine, ovisno o tome koji su podijeljeni u tri klase:

• sredneprochnye;
• visoke čvrstoće;
• otporan na toplinu.

Kemijski sastav legura također je podijeljen u tri skupine:

• aluminij + magnezij + cink;
• magnezij + cink + cirkonij;
• magnezij + rijetke zemlje + cirkonij.

Ljevaonička svojstva legura

Najbolja svojstva lijevanja među proizvodima ove tri skupine su aluminij-magnezijske legure. Oni pripadaju klasi materijala visoke čvrstoće (do 220 MPa) i stoga su najbolja opcija za proizvodnju dijelova zrakoplovnih motora, automobila i druge opreme koja djeluje pod mehaničkim i toplinskim opterećenjima.

Povećati snagu svojstva aluminija-magnezija legure su legirani s drugim elementima. Ali prisutnost nečistoća željeza i bakra je nepoželjna, budući da ti elementi imaju negativan učinak na otpornost na zavarivanje i otpornost na koroziju legura.

Lijevanje magnezijeve legure pripraviti u različitim oblicima za taljenje peći: reflektor, u posudici s plin, ulje ili električnim grijanjem ili indukcijskim retorta jedinica.

Kako bi spriječili izgaranje tijekom procesa taljenja i tijekom lijevanja, koriste se posebni tijekovi i aditivi. Lijevanje se proizvodi lijevanjem pijeska, gipsa i ljuske kalupa, pod tlakom i upotrebom rastopljenih modela.

Deformabilne legure

U usporedbi s ljevaonicom, deformirajuće magnezijske legure su izdržljive, duktilnije i viskoznije. Oni se koriste za izradu praznina valjanjem, prešanjem i žigosanjem. Kao toplinska obrada proizvoda, gašenje se nanosi pri temperaturi od 350-410 stupnjeva, nakon čega slijedi proizvoljno hlađenje bez starenja.

Kada se grije, plastična svojstva takvih materijala se povećavaju, pa se obrada legura magnezija provodi pomoću tlaka i pri visokim temperaturama. Olovo se izvodi na 280-480 stupnjeva pod pritiskom pomoću zatvorenih markica. Tijekom hladnog valjanja, česti međuprostor žarenje rekristalizacije.

Zavarivanja magnezijske legure proizvodi šav čvrstoće može se smanjiti na segmente u kojima se provode žele, zbog osjetljivosti takvih materijala do pregrijavanja.

Sfera primjene legura s dodatkom magnezija

Kroz metode lijevanja, deformacije i termička obrada legura proizvedeni su razni poluproizvodi - ingoti, ploče, profili, listovi, otkivci itd. Te praznine se koriste za proizvodnju elemenata i detalja suvremenih tehničkih uređaja gdje se težina ima primarnu ulogu strukture učinkovitosti (smanjena težina) uz zadržavanje njihove snage svojstva. U usporedbi s aluminijem, magnezij je 1,5 puta lakši, a čelik 4,5 puta.

trenutno, primjena magnezija Legure su naširoko prakticira u zrakoplovstvu, automobilske industrije, vojnim i drugim industrijama gdje je njihova visoka cijena (neki brandovi sadrže u svom sastavu vrlo skupih elementi za legiranje) opravdano s ekonomske točke gledišta, sposobnost to stvoriti više izdržljiva, brz, snažan i siguran tehniku ​​koja može učinkovito funkcionirati u ekstremnim uvjetima, uključujući kada je izložen visokim temperaturama.

Zbog visokog električnog potencijala, te legure su najbolji materijal za stvaranje štitnike koji pružaju elektrokemijsku zaštitu čeličnih konstrukcija, kao što su auto dijelova, podzemnih građevina, naftne platforme, brodovi, itd, od korozijskih procesa koji se odvijaju pod utjecajem vlage, svježe i pomorstvo voda.

Upotrebljavaju se legure s dodatkom magnezija i raznih radio-inženjerskih sustava, gdje se proizvode zvukovne linije ultrazvučnih linija za odgađanje električnih signala.

zaključak

Moderna industrija postavlja sve veće zahtjeve na materijale s obzirom na njihovu čvrstoću, otpornost na habanje, otpornost na koroziju i procesabilnost. Korištenje legura magnezija je jedan od najpoželjnijih obećavajućih smjera, stoga se studije vezane uz potragu za novim svojstvima magnezija i mogućnosti njegove uporabe ne zaustavljaju.

Trenutno, korištenje magnezija bazi legura za izradu raznih dijelova i konstrukcija može postići kako bi se smanjila njihova težina za gotovo 30%, a povećanje vlačne čvrstoće od 300 MPa, ali, prema znanstvenicima, to nije granica za ovaj jedinstveni metala.