Hợp kim magie: Phân Loại, Tính chất và Ứng dụng

Hợp Kim Magie

Hợp kim magie nổi tiếng là hợp kim cấu trúc nhẹ nhất [1]. Chúng được làm bằng magiê,

kim loại cấu trúc nhẹ nhất, trộn với các nguyên tố kim loại khác để cải thiện các tính chất vật lý.

Những nguyên tố này bao gồm mangan, nhôm, kẽm, silic, đồng, zirconium và các kim loại đất hiếm [2].

Một số đặc tính thuận lợi của magiê bao gồm trọng lượng riêng thấp và tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao.

Kết quả là, vật liệu này được ứng dụng trong một loạt các ứng dụng ô tô,

hàng không vũ trụ, công nghiệp, điện tử, y sinh và thương mại.

Tại đây, bạn có thể tìm hiểu về các loại hợp kim magiê khác nhau và tên gọi của chúng,

các tính chất vật lý của hợp kim magiê và các ứng dụng mà hợp kim magiê được sử dụng.

Các loại và chỉ định

Hợp kim magie có thể được phân thành hai nhóm: hợp kim đúc và hợp kim rèn.

Hợp kim đúc về cơ bản được tạo ra bằng cách đổ kim loại lỏng nóng chảy vào khuôn,

trong đó nó đông đặc thành hình dạng yêu cầu.

Các hợp kim đúc phổ biến của magiê bao gồm các lượng khác nhau – nhưng không quá 10% – nhôm, mangan và kẽm là các nguyên tố hợp kim chính.

Các nguyên tố hợp kim khác gần đây cũng đã được sử dụng hầu hết để tăng cường khả năng chống rão,

chẳng hạn như zirconium và các kim loại đất hiếm. Bên cạnh đó, các tính chất cơ học của hợp kim đúc được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt.

Hợp kim rèn là các hợp kim chịu gia công cơ học, chẳng hạn như rèn,

đùn và cán, để đạt được hình dạng mong muốn. Nhôm, mangan và kẽm cũng là những nguyên tố hợp kim chính.

Các hợp kim rèn của magiê được phân loại thành các hợp kim có thể xử lý nhiệt và không xử lý nhiệt.

Để hiểu thành phần của hợp kim, hệ thống chỉ định đã được tạo ra để hiển thị các nguyên tố hợp kim và thông tin tương đối của chúng.

Một trong những hệ thống chỉ định được sử dụng rộng rãi nhất là Hệ thống chỉ định hợp kim tiêu chuẩn ASTM. Nó được làm bằng bốn phần, được mô tả trong ví dụ sau [3]:

Phần đầu tiên (AZ): chỉ định hai nguyên tố hợp kim chính (nhôm, kẽm)
Phần thứ hai (91): chỉ định lượng phần trăm của các nguyên tố hợp kim chính (tương ứng là 9% và 1%)
Phần thứ ba (E): phân biệt các hợp kim có cùng lượng nguyên tố hợp kim chính (hợp kim tiêu chuẩn hóa thứ năm với tỷ lệ phần trăm ở trên)
Phần thứ tư (T6): chỉ định tình trạng của hợp kim (nhiệt độ)

Vì vậy, trong hệ thống chỉ định ASTM, các hợp kim magiê được đặt tên và nhóm theo các nguyên tố hợp kim chính của chúng. Bảng 1 cho thấy các nguyên tố hợp kim chính và tên gọi tương đối của chúng.

Nguyên tố hợp kim chính	Chỉ định ASTM
Mangan	M
Nhôm-Mangan	LÀ
Nhôm-kẽm-Mangan	AZ
Zirconium	K
Kẽm-Zirconium	ZK
Kẽm-Zirconium-Kim loại đất hiếm	ZE
Kim loại đất hiếm-Zirconium	EZ
Kẽm-Đồng-Mangan	ZC
Nhôm-silic-Mangan	NHƯ

Tính chất vật lý

Hợp kim magie là vật liệu được quan tâm chủ yếu do tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao,

khả năng gia công đặc biệt và chi phí thấp.

Chúng có trọng lượng riêng thấp là 1,74 g / cm ³ và môđun Young tương đối thấp (42 GPa) so với các hợp kim thông thường khác như hợp kim nhôm hoặc thép [4].

Tuy nhiên, chúng bị ảnh hưởng bởi độ giòn và khả năng định hình kém ở nhiệt độ phòng [4]. Khả năng định hình của chúng tăng lên khi nhiệt độ tăng, nhưng điều đó đòi hỏi năng lượng cao. Hơn nữa, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng định dạng có thể được tăng cường với chi phí sức mạnh, bằng cách làm suy yếu kết cấu cơ bản của hợp kim Mg [1].

thước đo độ dẻo của một tấm kim loại – và độ bền chảy của các hợp kim Mg khác nhau ở nhiệt độ phòng.

Điều này cho thấy rằng khi cường độ chảy tăng lên, giá trị IE giảm,

do đó chứng tỏ khả năng định dạng kém của hợp kim Mg ở nhiệt độ phòng.

Hợp kim magie là vật liệu đúc kim loại màu phổ biến thứ ba. Các tính chất vật lý của hợp kim thay đổi dựa trên thành phần hóa học của chúng.

Việc thêm các nguyên tố hợp kim khác nhau sẽ dẫn đến các thuộc tính khác nhau ở các điều kiện khác nhau.

Nhômcải thiện độ bền, độ cứng và độ dẻo, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đúc của hợp kim.
Kẽmlàm tăng độ bền ở nhiệt độ phòng, tính lưu động trong đúc và chống ăn mòn.
Manganlàm tăng khả năng chống ăn mòn của hợp kim AM và AZ đối với sự ăn mòn của nước mặn bằng cách tạo thành các hợp chất liên kim với kim loại giống sắt, được loại bỏ trong quá trình nấu chảy.
Kim loại đất hiếmgiúp tăng cường độ bền và khả năng chống ăn mòn và ăn mòn ở nhiệt độ cao, đồng thời giảm độ xốp và nứt mối hàn.
Zirconiumlà một chất tinh chế hạt mạnh khi được thêm vào các hợp kim có chứa kẽm và kim loại đất hiếm.
Beriligiúp giảm quá trình oxy hóa bề mặt trong quá trình đúc và hàn.
Canxilàm tăng độ tinh chế của hạt, giúp kiểm soát quá trình luyện kim của hợp kim [4].

Các ứng dụng

Hợp kim magie bao gồm một loạt các ứng dụng, từ các ứng dụng ô tô

và hàng không vũ trụ đến các ứng dụng điện tử và y sinh.

Ứng dụng kết cấu

Các ứng dụng ô tô, hàng không vũ trụ, công nghiệp và thương mại là những ví dụ về các ứng dụng kết cấu. Ưu điểm của hợp kim magiê được sử dụng trong các ứng dụng như vậy là trọng lượng nhẹ,

tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao, tỷ lệ độ cứng trên trọng lượng cao, khả năng đúc, khả năng gia công và giảm chấn lớn [4].

Ô tô: giá đỡ cho phanh và ly hợp, vỏ để truyền động
Hàng không vũ trụ: bánh đáp, phụ kiện cánh quạt máy bay trực thăng, vỏ hộp số
Công nghiệp: máy móc vận hành tốc độ cao, chẳng hạn như máy dệt
Thương mại: hành lý, dụng cụ cầm tay, vỏ máy tính, thang

Ứng dụng điện tử

Các ứng dụng điện tử bao gồm bao bì điện tử, ổ cứng, vỏ điện thoại di động và thiết bị truyền thông di động.

Hợp kim magiê đang được sử dụng thay thế cho chất dẻo do trọng lượng nhẹ,

sức mạnh và độ bền của chúng. Chúng cũng tương đối tốt hơn để tản nhiệt và bảo vệ chống lại nhiễu tần số vô tuyến và điện từ [5].

Ứng dụng y tế

Thiết bị y tế di động và xe lăn yêu cầu vật liệu nhẹ nên sử dụng tốt các hợp kim magiê. Ngoài ra, stent tim mạch và thiết bị chỉnh hình là những ứng dụng tiềm năng của một số hợp kim magiê do tính tương hợp sinh học và khả năng hấp thụ sinh học của magiê [4].