10. Магний и его сплавы.

Магний и его сплавы

Сплавы на основе магния имеют применение при необходимости использования меньшей, чем у других конструкционных материалов плотности при достаточной прочности.

Температура плавления чистого магния 650°С. Кристаллическая решетка ГПУ.

Для магния характерны следующие свойства:

-      малая плотность (1,74 г/см3), позволяющая использовать сплавы в конструкциях корпусов приборов в тех случаях, когда нет специальных требований к большой прочности и твердости,

-      низкая пластичность, характерная для металлов с ГПУ решеткой при наличии скольжения только по базисным плоскостям, однако пластичность возрастает при нагреве выше 200°С,

-      довольно высокое сопротивление химической коррозии при температурах меньше 450°С за счет присутствия пленки оксида MgO, однако сопротивление коррозии в морской воде очень низкое,

-      слабый парамагнетизм, вызванный участием в создании суммарного магнитного момента только электронов электронного газа,

-      низкая хладостойкость, так как сплавы с ГПУ решеткой имеют порог хладоломкости,

-      возможность упрочнения термической обработкой некоторых магниевых сплавов,

-      невысокая теплопроводность, связанная с невысокой электропроводностью,

-      хорошая способность поглощать звуковые колебания (демпфирующая способность),

-      невысокий модуль упругости (E~44 ГПа), вынуждающий увеличивать габариты деталей для обеспечения необходимой жесткости, однако удельный модуль упругости (2300 км), позволяет использовать магниевые сплавы в жестких конструкциях,

-      относительно высокая удельная прочность (21км),

-      большой коэффициент теплового расширения (25∙10^-61/К),

-      необходимость применения защитных атмосфер при получении изделий методом сварки из-за высокой химической активности магния,

-      воспламеняется при 623°С.

 

Технический магний

Технический магний содержит примеси, из которых наиболее вредными являются железо, медь и никель, ухудшающие коррозионную стойкость. Так как чистый магний имеет низкий комплекс механических свойств, то наиболее часто применяются сплавы магния.

 

Магниевые сплавы

В сплавы магния для повышения прочности вводятся:

-      алюминий (до 8%), растворимый от 12,6 при 430°С  до 2%  в нормальных условиях,

-      цинк (до 7%), растворимый от 8% при 370°С  до 2% в нормальных условиях,

-      марганец (до 2,5%), практически нерастворимый в магнии,

-      цирконий (до 0,9%), растворимый при нормальных условиях в количествах не более 0,3%,

-      кадмий, неограниченно растворимый в магнии повышает пластичность и прочность,

-      литий, образующий с магнием твердые растворы,

-      редкоземельные элементы (Nd, Sc, La и другие), образующие с магнием упрочняющие интерметаллиды (соединения между металлами).

 

Примеры магниевых сплавов

МА8 (2%Mn, 0,35%Ce) - легирование редкоземельным церием способствует выделению дисперсных включений Mg₉Ce, измельчающих зерна. Данный сплав наиболее употребим как деформируемый конструкционный магниевый сплав, так как обладает достаточной технологической пластичностью, средней прочностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью.

МА2-1 (5%Al, 0,7%Mn, 0,8%Zn) - наиболее распространенный деформируемый сплав имеет более высокую прочность при той же пластичности, что и сплав МА8. Сплав упрочняется пластической деформацией и хорошо сваривается.

МА18 (11,5%Li, 1%Al, 0,4%Mn, 2,5%Zn, 0,35%Ce) - легирование литием (до 11,5%) позволяет получить сплавы с самой малой плотностью (до 1,5 г/см³). При концентрации лития более 10,4% возникает однофазное состояние пластичного b-твердого раствора магния в литии, имеющего ОЦК решетку. Вследствие этого данный сплав обладает высокой технологической пластичностью и ударной вязкостью.

Литейные сплавы на основе магния хуже, чем алюминиевые, так как, имея больший интервал кристаллизации, обладают низкой жидкотекучестью. Наиболее часто используются сплавы МЛ5 (9%Al, 0,5%Mn, 0,8%Zn) и МЛ6 (10%Al, 0,5%Mn, 1,2%Zn). Они термически упрочняются после закалки на воздухе и искусственного старения.