Magnezyum alaşımları: uygulama, sınıflandırma ve özellikler

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Magnezyum alaşımları, başlıcaları düşük yoğunluk ve yüksek mukavemet olan bir dizi benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliğe sahiptir. Malzemelerdeki bu niteliklerin magnezyum ilavesi ile birleşimi, yüksek mukavemet özelliklerine ve düşük ağırlığa sahip ürünler ve yapılar üretmeyi mümkün kılar.

Magnezyum özellikleri

Magnezyumun endüstriyel üretimi ve kullanımı nispeten yakın zamanda başladı - sadece yaklaşık 100 yıl önce. Bu metal, nispeten düşük bir yoğunluğa (1.74 g / cmᶟ), havaya, alkalilere, flor içeren gazlı ortamlara ve mineral yağlara karşı iyi bir dirence sahip olduğu için düşük bir kütleye sahiptir.

Erime noktası 650 derecedir. Havada kendiliğinden yanmaya kadar yüksek kimyasal aktivite ile karakterizedir. Saf magnezyumun çekme mukavemeti 190 MPa, elastik modülü 4500 MPa ve bağıl uzama %18'dir. Metal, yüksek bir sönümleme kabiliyetine sahiptir (elastik titreşimleri etkin bir şekilde emer), bu da ona aşağıdakileri sağlar:mükemmel şok toleransı ve rezonans fenomenine karşı az altılmış hassasiyet.

Bu elementin diğer özellikleri arasında iyi termal iletkenlik, termal nötronları emme ve nükleer yakıtla etkileşime girme yeteneği yer alır. Bu özelliklerin birleşiminden dolayı magnezyum, nükleer reaktörlerin yüksek sıcaklıktaki elementlerinin hava geçirmez şekilde kapatılmış kabuklarını oluşturmak için ideal bir malzemedir.

Magnezyum alaşımları çeşitli metallerle iyi bir şekilde birleşir ve güçlü indirgeyici maddelerden biridir, bunlar olmadan metalotermik proses imkansızdır.

Saf haliyle, esas olarak alüminyum, titanyum ve diğer bazı kimyasal elementler içeren alaşımlarda alaşım ilavesi olarak kullanılır. Demirli metalurjide, magnezyum çelik ve dökme demirin derin kükürtten arındırılması için kullanılır ve ikincisinin özellikleri grafit küreselleştirme ile iyileştirilir.

Magnezyum ve alaşım katkı maddeleri

Magnezyum bazlı alaşımlarda kullanılan en yaygın alaşım ilaveleri arasında alüminyum, manganez ve çinko gibi elementler bulunur. Alüminyum sayesinde yapı iyileşir, malzemenin akışkanlığı ve mukavemeti artar. Çinkonun eklenmesi ayrıca tane boyutu küçültülmüş daha güçlü alaşımlar elde etmeyi mümkün kılar. Manganez veya zirkonyum yardımı ile magnezyum alaşımlarının korozyon direnci arttırılır.

Çinko ve zirkonyum ilavesi, metal karışımlarının artan mukavemetini ve sünekliğini sağlar. Ve bazı nadir toprakların varlığıneodim, seryum, itriyum vb. elementler, ısı direncinde önemli bir artışa ve magnezyum alaşımlarının mekanik özelliklerinin maksimize edilmesine katkıda bulunur.

1,3 ila 1,6 g/mᶟ yoğunluğa sahip ultra hafif malzemeler oluşturmak için alaşımlara lityum eklenir. Bu katkı maddesi, alüminyum metal karışımlarına kıyasla ağırlıklarını yarı yarıya az altmayı mümkün kılar. Aynı zamanda plastisite, akışkanlık, elastikiyet ve üretilebilirlik göstergeleri daha yüksek bir seviyeye ulaşır.

Magnezyum alaşımlarının sınıflandırılması

Magnezyum alaşımları bir dizi kritere göre sınıflandırılır. Bu:

• işleme yöntemine göre - döküm ve deforme olabilir;
• ısıl işleme karşı hassasiyet derecesine göre - sertleştirilmemiş ve ısıl işlemle sertleştirilmiş;
• özellikler ve uygulamalara göre - ısıya dayanıklı, yüksek mukavemetli ve genel amaçlı alaşımlar için;
• alaşım sistemine göre - sertleştirilemeyen ve ısıyla sertleşebilen dövme magnezyum alaşımlarının birkaç grubu vardır.

Döküm alaşımları

Bu grup, şekillendirilmiş döküm ile çeşitli parça ve elementlerin üretimi için tasarlanmış magnezyum ilaveli alaşımları içerir. Üç sınıfa ayrıldıklarına bağlı olarak farklı mekanik özelliklere sahiptirler:

• orta kuvvette;
• yüksek güç;
• ısıya dayanıklı.

Kimyasal bileşim açısından, alaşımlar da üç gruba ayrılır:

• alüminyum + magnezyum + çinko;
• magnezyum + çinko + zirkonyum;
• magnezyum + nadir toprakelementler + zirkonyum.

Alaşımların döküm özellikleri

Bu üç grubun ürünleri arasında en iyi döküm özellikleri alüminyum-magnezyum alaşımlarıdır. Yüksek mukavemetli malzeme sınıfına aittirler (220 MPa'ya kadar), bu nedenle mekanik ve termal yükler altında çalışan uçak, araba ve diğer ekipmanlar için motor parçalarının üretimi için en iyi seçenektir.

Güç özelliklerini artırmak için alüminyum-magnezyum alaşımları da diğer elementlerle alaşımlanır. Ancak, bu elementlerin alaşımların kaynaklanabilirliği ve korozyon direnci üzerinde olumsuz bir etkisi olduğundan, demir ve bakır safsızlıklarının varlığı istenmez.

Dökme magnezyum alaşımları çeşitli eritme fırınlarında hazırlanır: yankılı fırınlar, gaz, yağ veya elektrikli ısıtmalı pota fırınları veya pota indüksiyon fırınları.

Ergitme ve döküm sırasında yanmayı önlemek için özel flukslar ve katkı maddeleri kullanılır. Dökümler kum, alçı ve kabuk kalıplarda, basınç altında ve revetman modelleri kullanılarak dökülerek üretilir.

Dövme alaşımları

Dökme alaşımlarla karşılaştırıldığında, dövme magnezyum alaşımları daha güçlü, daha sünek ve daha toktur. Haddeleme, presleme ve damgalama ile boşluk üretimi için kullanılırlar. Ürünlerin ısıl işlemi olarak, 350-410 derecelik bir sıcaklıkta sertleştirme, ardından yaşlanma olmadan keyfi soğutma kullanılır.

Isıtıldığındabu tür malzemelerin plastik özellikleri artar, bu nedenle magnezyum alaşımlarının işlenmesi basınçla ve yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Kapalı kalıplar vasıtasıyla presler altında 280-480 derece arasında damgalama yapılır. Soğuk haddelemede, sık ara yeniden kristalleştirme tavlamaları yapılır.

Magnezyum alaşımlarını kaynak yaparken, kaynağın yapıldığı segmentlerde bu tür malzemelerin aşırı ısınmaya karşı hassasiyeti nedeniyle ürün dikişinin mukavemeti düşebilir.

Magnezyum alaşımlarının uygulama alanları

Çeşitli yarı mamul ürünler - külçeler, levhalar, profiller, levhalar, dövmeler vb. alaşımların dökümü, deformasyonu ve ısıl işlemi ile üretilir. Bu boşluklar, yapıların ağırlık verimliliğinin (az altılmış ağırlık) güç özelliklerini korurken öncelikli bir rol oynadığı modern teknik cihazların elemanlarının ve parçalarının üretimi için kullanılır. Alüminyuma kıyasla magnezyum, çelikten 1,5 kat ve 4,5 kat daha hafiftir.

Şu anda, magnezyum alaşımlarının kullanımı havacılık, otomotiv, askeri ve diğer endüstrilerde yaygın olarak uygulanmaktadır ve yüksek maliyetlerinin (bazı kaliteler oldukça pahalı alaşım elementleri içerir) ekonomik bir bakış açısıyla gerekçelendirilmesidir. yüksek sıcaklıklara maruz kaldığı zamanlar da dahil olmak üzere zorlu koşullarda etkin bir şekilde çalışabilen daha dayanıklı, daha hızlı, güçlü ve güvenli bir ekipman oluşturma imkanı.

Yüksek elektrik potansiyelleri nedeniyle bu alaşımlar, otomobil parçaları, yer altı yapıları, petrol platformları, deniz araçları vb. gibi çelik yapıların meydana gelen korozyon süreçlerinden elektrokimyasal olarak korunmasını sağlayan koruyucular oluşturmak için en uygun malzemedir. nem, tatlı ve deniz suyunun etkisi altında.

Magnezyum ilaveli alaşımlar, elektrik sinyallerini geciktirmek için ultrasonik hatlar için ses kanalları yapmak için kullanıldığı çeşitli radyo mühendisliği sistemlerinde de kullanılmıştır.

Sonuç

Modern endüstri, sağlamlık, aşınma direnci, korozyon direnci ve üretilebilirlik açısından malzemelerden her zamankinden daha fazla talep görmektedir. Magnezyum alaşımlarının kullanımı en umut verici alanlardan biridir, bu nedenle magnezyumun yeni özelliklerinin araştırılması ve uygulama olanakları ile ilgili araştırmalar durmaz.

Şu anda çeşitli parça ve yapıların oluşturulmasında magnezyum bazlı alaşımların kullanılması, ağırlıklarını neredeyse %30 oranında az altmayı ve çekme mukavemetini 300 MPa'ya kadar artırmayı mümkün kılıyor, ancak bilim adamlarına göre bu, bu eşsiz metal için sınırdan çok uzak.