Magnio lydiniai: taikymas, klasifikacija ir savybės

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Magnio lydiniai turi daugybę unikalių fizinių ir cheminių savybių, iš kurių pagrindinės yra mažas tankis ir didelis stiprumas. Šių savybių derinys medžiagose su magnio priedu leidžia gaminti produktus ir konstrukcijas, pasižyminčias didelėmis tvirtumo charakteristikomis ir mažu svoriu.

Magnio charakteristikos

Pramoninė magnio gamyba ir naudojimas prasidėjo palyginti neseniai – tik maždaug prieš 100 metų. Šis metalas turi mažą masę, nes yra palyginti mažo tankio (1,74 g / cmᶟ), atsparus orui, šarmams, dujinėms terpėms, kuriose yra fluoro, ir mineralinių alyvų.

Jo lydymosi temperatūra yra 650 laipsnių. Jis pasižymi dideliu cheminiu aktyvumu iki savaiminio užsidegimo ore. Gryno magnio tempiamasis stipris yra 190 MPa, tamprumo modulis – 4500 MPa, santykinis pailgėjimas – 18 %. Metalas turi aukštą amortizacinę savybę (efektyviai sugeria elastines vibracijas), todėl jai suteikiapuiki smūgio tolerancija ir sumažintas jautrumas rezonansiniams reiškiniams.

Kitos šio elemento savybės yra geras šilumos laidumas, mažas gebėjimas sugerti šiluminius neutronus ir sąveikauti su branduoliniu kuru. Dėl šių savybių derinio magnis yra ideali medžiaga kuriant hermetiškai sandarius branduolinių reaktorių aukštos temperatūros elementų apvalkalus.

Magnis gerai lydi įvairius metalus ir yra vienas iš stiprių reduktorius, be kurio neįmanomas metaloterminis procesas.

Gryna forma daugiausia naudojamas kaip legiravimo priedas lydiniuose su aliuminiu, titanu ir kai kuriais kitais cheminiais elementais. Juodojoje metalurgijoje magnis naudojamas giluminiam plieno ir ketaus desulfuravimui, o pastarojo savybes pagerina grafito sferoidizacija.

Magnis ir legiravimo priedai

Dažniausiai magnio lydiniuose naudojami legiravimo priedai yra tokie elementai kaip aliuminis, manganas ir cinkas. Aliuminio dėka pagerėja struktūra, padidėja medžiagos sklandumas ir stiprumas. Cinko įvedimas taip pat leidžia gauti stipresnius lydinius su mažesniu grūdėtumu. Mangano arba cirkonio pagalba padidinamas magnio lydinių atsparumas korozijai.

Pridėjus cinko ir cirkonio, padidėja metalų mišinių stiprumas ir lankstumas. Ir tam tikrų retųjų žemių buvimaselementai, tokie kaip neodimis, ceris, itris ir kt., žymiai padidina atsparumą karščiui ir padidina magnio lydinių mechanines savybes.

Norint sukurti itin lengvas medžiagas, kurių tankis nuo 1,3 iki 1,6 g/mᶟ, į lydinius įpilama ličio. Šis priedas leidžia perpus sumažinti jų svorį lyginant su aliuminio metalo mišiniais. Tuo pačiu metu jų plastiškumo, sklandumo, elastingumo ir pagaminamumo rodikliai pasiekia aukštesnį lygį.

Magnio lydinių klasifikacija

Magnio lydiniai klasifikuojami pagal daugybę kriterijų. Tai yra:

• pagal apdirbimo būdą - liejimui ir deformuojamai;
• pagal jautrumo terminiam apdorojimui laipsnį - į nesukietėjusius ir termiškai apdorojant sukietėjusius;
• pagal savybes ir pritaikymą – karščiui atspariems, didelio stiprumo ir bendros paskirties lydiniams;
• pagal legiravimo sistemą – yra kelios nesukietėjusių ir termiškai kietėjančių k altinių magnio lydinių grupės.

Lietiniai lydiniai

Šiai grupei priklauso lydiniai su magnio priedu, skirti įvairių dalių ir elementų gamybai forminio liejimo būdu. Jie turi skirtingas mechanines savybes, priklausomai nuo to, suskirstyti į tris klases:

• vidutinio stiprumo;
• didelis stiprumas;
• atsparus karščiui.

Pagal cheminę sudėtį lydiniai taip pat skirstomi į tris grupes:

• aliuminis + magnis + cinkas;
• magnis + cinkas + cirkonis;
• magnis + retųjų žemiųelementai + cirkonis.

Lydinių liejimo savybės

Geriausias liejimo savybes tarp šių trijų grupių gaminių turi aliuminio ir magnio lydiniai. Jie priklauso didelio stiprumo medžiagų klasei (iki 220 MPa), todėl yra geriausias pasirinkimas gaminant orlaivių, automobilių ir kitos įrangos, veikiančios mechaninėmis ir šiluminėmis apkrovomis, variklių dalis.

Siekiant padidinti stiprumo charakteristikas, aliuminio ir magnio lydiniai taip pat legiruojami su kitais elementais. Tačiau geležies ir vario priemaišų buvimas nepageidautinas, nes šie elementai neigiamai veikia lydinių suvirinamumą ir atsparumą korozijai.

Lieti magnio lydiniai ruošiami įvairių tipų lydymosi krosnyse: reverberacinėse krosnyse, tiglio krosnyse su dujiniu, alyvos arba elektriniu šildymu arba tiglio indukcinėse krosnyse.

Naudojami specialūs srautai ir priedai, kad būtų išvengta degimo lydymosi ir liejimo metu. Liejiniai gaminami liejant smėlio, gipso ir apvalkalo formas, veikiant slėgiui ir naudojant investicinius modelius.

Apdoroti lydiniai

Palyginti su liejiniais lydiniais, k altiniai magnio lydiniai yra stipresni, lankstesni ir kietesni. Jie naudojami ruošinių gamybai valcavimo, presavimo ir štampavimo būdu. Kaip terminis gaminių apdorojimas naudojamas grūdinimas 350–410 laipsnių temperatūroje, po to savavališkai aušinamas be senėjimo.

Kai šildomaspadidėja tokių medžiagų plastinės savybės, todėl magnio lydinių apdirbimas atliekamas slėgiu ir aukštoje temperatūroje. Štampavimas atliekamas 280-480 laipsnių kampu po presais uždarais štampais. Š alto valcavimo metu dažnai atliekamas tarpinis perkristalizavimo atkaitinimas.

Suvirinant magnio lydinius, gaminio siūlės stiprumas gali sumažėti segmentuose, kuriuose buvo atliktas suvirinimas, dėl tokių medžiagų jautrumo perkaitimui.

Manio lydinių taikymo sritys

Lydinių liejimo, deformacijos ir terminio apdorojimo būdu gaminami įvairūs pusgaminiai - luitai, plokštės, profiliai, lakštai, k altiniai ir kt. Šie ruošiniai naudojami šiuolaikinių techninių prietaisų elementų ir dalių gamybai, kur prioritetinį vaidmenį atlieka konstrukcijų svorio efektyvumas (sumažintas svoris), išlaikant jų tvirtumo charakteristikas. Palyginti su aliuminiu, magnis yra 1,5 karto lengvesnis ir 4,5 karto lengvesnis už plieną.

Šiuo metu magnio lydiniai plačiai naudojami aviacijos, automobilių, karinės ir kitose pramonės šakose, kur jų didelę kainą (kai kuriose rūšyse yra gana brangių legiravimo elementų) ekonominiu požiūriu pateisina galimybė sukurti patvaresnę, greitesnę, galingesnę ir saugesnę įrangą, kuri gali efektyviai veikti ekstremaliomis sąlygomis, įskaitant esant aukštai temperatūrai.

Dėl didelio elektrinio potencialo šie lydiniai yra optimali medžiaga kuriant apsaugas, užtikrinančias elektrocheminę plieninių konstrukcijų, pvz., automobilių dalių, požeminių konstrukcijų, naftos platformų, jūrų laivų ir kt., apsaugą nuo korozijos procesų. veikiamas drėgmės, gėlo ir jūros vandens.

Lydiniai su magnio priedu taip pat buvo naudojami įvairiose radijo inžinerijos sistemose, kur iš jų gaminami ultragarso linijų garso kanalai, skirti elektros signalams atitolinti.

Išvada

Šiuolaikinė pramonė medžiagoms kelia vis aukštesnius jų stiprumo, atsparumo dilimui, atsparumo korozijai ir gamybos reikalavimus. Magnio lydinių panaudojimas yra viena perspektyviausių sričių, todėl tyrimai, susiję su naujų magnio savybių paieška ir jo panaudojimo galimybėmis, nesiliauja.

Šiuo metu naudojant magnio lydinius kuriant įvairias detales ir konstrukcijas, jų svorį galima sumažinti beveik 30%, o tempimo stiprumą padidinti iki 300 MPa, tačiau, anot mokslininkų, š. toli nuo šio unikalaus metalo ribos.