榆林稀土镁合金材料费用混合稀土金属
-
¥118.00
锂的密度只有530kg/m3,将它加入镁中形成的镁-锂合金是的密度低于镁基体的镁合金,是当今密度小、比强度高的结构合金,镁-锂合金的另一特点是有良好的塑性加工成形性能,可进行冷加工。
根据二元镁-锂相图,在589℃时发生共晶反应:
L→α-Mg+β-Li
在共晶温度时,锂在镁中的固溶度为5.5%Li,共晶点为7.5%Li,温度降低时,其溶解度几乎没有变化。β-Li为体心立方晶格固溶体,有良好的塑性,比α-Mg的还高一些。合金的锂含量大于5.5%时,组织中会出现强度很低而塑性高的β-Li,导致合金的强度性能下降而塑性上升。因此,镁-锂合金不能进行热处理强化,也不需要通过晶粒细化处理来提高塑性。
根据锂含时的不同和组织不同,镁-锂合金可分为三类:
含锂量低于5.5%的合金,其组织为Li溶于密集六方晶格镁中的α-Mg固溶体;
含>5.5%Li~10.2%Li的合金,其组织为均一的β-Li固溶体晶粒。β-Li的晶格为体心立方,它的冷、热成形加工能力比α-Mg的高,允许变形量虽可达50%~60%,但仍比铝及铝合金的低得多。
Mg-Li合金的缺点是有很高的化学活性,锂易与空气中的氧、氢、氮反应,形成稳定的化合物。因此,Mg-Li系合金的熔炼铸造在惰性气体保护下进行或在真空条件下进行。镁-锂合金的抗蚀性不高,比一般常用镁合金的还低,还有相当严重的应力腐蚀开裂倾向。
二元镁-锂合金的力学性能不高,和Al、Zn、Si等元素一同加入镁中,虽可以显著提高强度性能,但是尚未获得广泛的应用,美国航空航天局(NASA)1960年研发的LA141A是有代表性的Mg-Li合金,已用于制造人造卫星及航空器零件,此外还有LA91、LAZ933合金,它们含9%~14%Li,其密度只有1250 kg/m3~1350kg/m3,比弹性模量却很高。LA141A和LS141A含金是用得较多的Mg-Li合金,它们含13%Li~15%Li,前者还含0.75%Al~1.75%Al,后者还含0.5%Si~0.8%Si。Mg-Li合金的比强度高,震动衰减性能强,可切削加工性优,是制造航空航天器的结构材料。
LA141合金的室温弹性模量为42GN/mm2,与传统镁合金弹性模量的45GN/mm2相差不多,但它的密度为1350kg/m3,比大多数常用镁合金的1800kt/m3左右的低得多。LA141合金的挠曲刚度比同等质量传统镁合金的大一倍。LS141A合金的弹性模量为41GN/mm2,密度为1330kt/m3,其挠曲刚度比LA141合金的大一些,为铝合金的5倍余。
LA141A和LS141A合金的含锂量均>11%,有较好的室温成形性能。LA91合金的组织较复杂,为α+β;LA141合金的组织由体心立方晶格的固溶体和面心立方结构的LiAl及亚稳定的面心立方晶格的AlLi2Mg金属间化合物组成。镁-锂合金也可以产生一定的加工硬化作用。LA141合金在T7状态应用(固溶处理-空淬-177℃稳定化处理)。稳定化处理可以削除镁-锂合金的应力腐蚀开裂敏感性。同其他镁合金一样可以进行焊接和热加工,但焊后对焊接部位进行应力消除处理,以防应力腐蚀开裂,总体来说,镁-锂合金的抗腐蚀性能还不如常规镁合金的。
含量分别<4%的Mn、Zn、Cd等可提高Mg-Li合金的抗蚀性,Mn的效果好;Si、Sb显著降低合金的抗蚀性;Al、Sn对合金抗蚀性的影响与其含量有关:含0.6%~1.0%,合金的抗蚀性随含量增加而下降,>1.0%后其抗蚀性随含量的增加而略有上升。向Mg-Li合金添加少量Al和Ca可在表面形成较稳定的Mg(OH)2基化合物保护层而提高合金的抗蚀性,还对合金的可成形性及抗蠕变强度有利。Mg-Li系合金在潮湿中有强烈的应力腐蚀敏感性。
镁上电镀及化学镀面临的问题镁是一种难于直接进行电镀或化学镀的金属,即使在大气环境下,镁合金表面也会迅速形成一层惰性的氧化膜,影响与镀层的结合强度,在进行电镀或化学镀时除去这层氧化膜。由于氧化膜生成速度较快,所以我们寻找一种适当的前处理方法,以在镁合金表面上形成一层既能防止氧化膜生成,又能在电镀或化学镀时易于除去的膜层。镁合金具有较高的化学反应活性,使得我们在电镀或化学镀时,镀液中金属阳离子的还原应发生,因为镁会与镀液中的阳离子迅速发生置换反应形成疏松的置换层,影响镀层的结合力。同时镁与大多数酸反应剧烈,在酸性介质中溶解迅速。因此,我们对镁合金进行电镀或化学镀处理时应尽量采用中性或碱性镀液,这样不仅可以减少对镁合金基体的浸蚀,也可以延长镀液的使用寿命。
钢中添加镁可以细化夹杂物,并对氧化物、硫化物进行有效变质,反应产物不易聚合成大的簇团。但金属镁熔点、沸点低,加入钢水后迅速气化,易导致钢水喷溅事故。国内曾有个别企业尝试过向钢液中直接加入镁合金,但因为喷溅严重而放弃。山钢集团莱芜钢铁集团有限公司炼钢厂“120t转炉→LF/RH→4号CC”生产线主要生产别管线钢、船板钢、压力容器钢和高层建筑结构钢,精炼结束后一般采用钙处理,钢中检测到的夹杂物尺寸偏大。
东北大学的学者以热力学计算为基础,在120t钢包内进行了镁处理工业试验。结果表明采用缓释含镁包芯线技术可以实现镁合金的平稳喂入。检测到钢中w(T.Mg)=0.0010%~0.0016%。喂线过程中无钢水增氮趋势,T.O含量降低显着$降低幅度约50%,钢水洁净度明显提高。镁处理后,SPHC钢中夹杂物由氧化铝转变为镁铝尖晶石或纯的氧化镁,尺寸从3~5μm降至1~2μm,夹杂物中镁含量与镁合金喂入量呈较好的对应关系。钢中添加镁可以细化夹杂物,并对氧化物、硫化物进行有效变质,反应产物不易聚合成大的簇团。但金属镁熔点、沸点低,加入钢水后迅速气化,易导致钢水喷溅事故。国内曾有个别企业尝试过向钢液中直接加入镁合金,但因为喷溅严重而放弃。山钢集团莱芜钢铁集团有限公司炼钢厂“120t转炉→LF/RH→4号CC”生产线主要生产别管线钢、船板钢、压力容器钢和高层建筑结构钢,精炼结束后一般采用钙处理,钢中检测到的夹杂物尺寸偏大。