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发表于 2007-11-13 19:02:18
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来自: 中国山东泰安
浮在水上的合金
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龚根生 金属世界 1996.2
' ^; k2 _/ N4 d9 R* f7 |8 W/ Y3 K+ e, ^在当今大力推进节能降耗、保护地球环境的时代,构件的材料轻量化是人们孜孜以求的目标。最近日本研究出一种能浮在水上的合金——超轻量的镁-锂(Mg-Li)合金,引起了人们的极大兴趣。% w" | ?& W( ?2 y# ~5 o/ z
Mg的密度为1.74g/cm 。比Al的密度(2.78 g/cm )还低,是实用金属材料中最轻的。Mg合金在航空、汽车等领域的应用正日益扩大。Mg在200℃以上加工性能良好,可与Al合金匹敌;在200℃以下,其晶体结构为密排六方,加工性很差;若在室温下进行塑性加工,将全面开裂。因此,Mg合金主要用铸造的方法来成形。, j5 h2 W* I2 \6 h0 p/ d) v5 G
另一种金属Li的密度仅0.543 g/cm 。虽然很轻,但不能单独实际应用。一个有趣的事实是,当Li加入到Mg中,形成Mg-Li合金时,其晶体结构和加工性能都发生了变化。由Mg-Li二元相图可知,当在Mg中加入6%以上Li时,出现体心立方结构的β相,冷加工性显著改善;当加入12%以上Li时,形成β单相组织,冷加工性良好。而且,随着Li添加量的增加,密度的下降,在加入33%Li时,Mg-Li合金的密度为1g/cm 。由此看来,在开发轻量而且加工性优良的合金方面,Mg-Li合金可以说是最有希望的。1 @6 [0 l- L6 ~4 G
最近,日本长冈技术科学大学以小岛阳教授为首的研究小组,采用高频真空感应炉、氩气保护和特殊的熔炼工艺,制得了密度为0.95g/cm 。即能浮在水上的Mg-Li合金。随着Li加入量的增加,密度减低,为制得0.95g/cm 的合金,必须加入37%的Li。而且,为了提高合金的强度,利用固溶强化或析出强化,可以添加5%的Al或Zn。需添加较多的Li。该研究小组制得的浮在水上的合金,其成分和密度如下:2 ?; I7 Q9 {/ P Q
合金 密度(g/cm , M/ t6 t5 P/ H7 {* r
Mg-36.8%Li 0.959
) {1 x, G) \. {Mg-37.6%-5%Al 0.948
0 l% Y) s" C, [$ l2 o: DMg-38.5%-5%Zn 0.946
2 O( K+ e- p y$ O8 \- L 若以相同重量的体积来进行比较,Mg-Li合金2为Cu、Fe的9倍、Al的3倍,就是说,用Mg-Al合金制作的构件,重量可以大大地减轻。
. b6 Y2 p' f( E' H8 B7 I 那么,Mg-Li合金的加工性能如何呢?将截面积为100cm 、高为20cm的Mg-Li-Zn合金在试验机上进行压缩试验,载荷为100N。压下率可达82%,而不产生边裂;在进行冷轧试验时,可从30mm厚轧至0.04mm的箔片,加工率达99.9%,可见Mg-Li合金的加工性能极佳。1 ^/ O6 @& a# Z+ o7 o
Mg-Li合金由于重量极轻,而加工成形性优良,可以轧成薄片,因此实用前景广阔,尤其最适合于要求非常轻量化的设备,如宇航机、手提式电子设备等。
' }8 |. p; Y. }& W7 H! w 为了使Mg-Li合金进一步得到应用,还需作更深入的研究,改进制造方法,改善材料性能,开发旨在提高耐蚀性的表面处理技术。以期在不久的将来,能在宇宙飞船和火箭上得到实际应用。 |
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