什么是镁合金?镁合金材料特点及工业设计中的应用
作为工业设计师,材料的学问不可不学习,材料设计作为cmf设计之一,一直是比较重要的学科,想要晋级的设计师一定不能忽略。在产品设计中材料无疑是影响设计的重要因素,尤其是新型材料的问世。对于铝合金想必大部分设计师都比较熟悉,那么如果是镁合金呢?对于这样一款材料有多少人熟悉和了解呢?你不要以为它是应用少的材料哦,它的使用也是极其广泛的。下面为大家介绍什么是镁合金,镁合金材料特点及工业设计中的应用。
镁合金介绍
镁是轻金属元素之一,镁的比重是1.74g/cm3,镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。
镁具有比强度、比刚度高,导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。
镁合金的比强度高于铝合金和钢,略低于比强度最高的纤维增强塑料;比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料;耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380;减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
块状金属镁
镁物理性能
除了比重低,镁还有很多其它的良好的物理特性,使之在汽车结构材料应用中,有时比铝和塑料更有应用价值。镁物理性能的主要优点是:比铝高30倍的减振性能; 比塑料高200倍的导热性能; 其热膨胀性能只有塑料的1/2。
镁机械性能的优点
和压铸铝合金相比,镁除了上述物理性能等优点,还具有较高的机械性能。镁的强度和刚度要明显好于塑料,延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。
镁机械性能的缺点
镁的强度和硬度比钢低很多。它的拉断强度和疲劳强度也比铝低,见下表3。但是,它的性能重量比(性能/比重)要明显好于所比较的其它材料。从绝对值讲,钢的性能是所有汽车材料中最好的。但镁的屈服强度比是钢的二倍,模量比几乎相同。更有利的是,镁部件在设计和铸造时,可通过变化截面,布置加强筋和改善表面特性,来减轻材料性能低的不利因素,以保证镁部件的质量和耐用性。
镁加工性能的优点
镁有很好的加工性能,也就是说有很好的铸造性能。和其它材料比,它的制造成本很低,值得重视的是,尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些,但它单位体积的成品价格几乎是一样的。
镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3,比热只有铝的3/4,并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的生产成本/每公斤。如果再应用生产效率很高的 HOT RUNNER 技术,镁压铸部件的生产成本比铝还要低很多。
镁在常温下可以在空气中燃烧
镁合金的应用案例
航天
镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁合金具有较高的抗振能力,在受冲击载荷时能吸收较大的能量,还有良好的吸热性能,因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件。
用于航天的镁合金铸件
汽车
近年对改善汽车燃油经济指标提出了更高的要求,而减轻汽车重量一直是实现这一目标的最有效手段。以轻质、可再循环和良好铸造性能为主要特点的镁合金,正是满足这一要求的理想结构材料。
镁合金在汽车上的使用
笔记本电脑
银白色的镁铝合金外壳可使产品更豪华、美观,而且易于上色,可以通过表面处理工艺变成个性化的粉蓝色和粉红色,缺点:镁铝合金并不是很坚固耐磨,成本较高,比较昂贵。
笔记本镁合金底架
数码相机
一般中高端及专业数码单反相机都采取镁合金做骨架,使其坚固耐用,手感好。
采用镁合金机身
手机
腕表
RM038(Richard Mille)的表盘材质为镁合金(AZ91:镁含量90%,铝含量9%,锌含