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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
+ y% f6 X; l! f8 @浮在水上的合金
$ p$ y' z! y4 \龚根生 金属世界 1996.2) M, @! d& A5 i5 @$ o( n9 H
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。; P$ c- y0 d( n" w1 p+ N
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。
z* i1 z# K G+ B" P1 R! E4 J 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。+ ?& s. H9 v" } S: P6 I
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:
) a- X- t9 F: r$ f3 D合金 密度(g/cm 7 E% `9 M5 g) e! K% N$ s7 R
Mg-36.8%Li 0.959; \+ e- D, t; K1 o" ^7 F/ W
Mg-37.6%-5%Al 0.948
4 y% [: ]$ ?- a# A: |& GMg-38.5%-5%Zn 0.946' V" p8 C$ f! ^. `
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。9 M/ y& X$ Y) D* b/ z6 H1 C) I! N
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。4 h, d4 @3 _3 P1 W5 x' ]- T8 R3 I
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。. t, |8 s8 D4 I3 a6 L0 o
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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