镁合金的优缺点及应用

第一篇：镁合金的优缺点及应用

镁合金的优缺点及应用

镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。

一、镁合金的优点

1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。

2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此，很适合应于受冲击的零件—车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。

3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40%～50%，且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。

4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低。而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。

5、资源丰富。中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt，几乎占世界镁产量的40%，位居全球第一。2005年，原镁产量达到354 kt，原镁产能接近600 kt，比2004年净增100kt，同比增长32.1%，占全球镁产量的2/3，成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。

二、镁合金的缺点

1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时发散，继而促进了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。

2、室温塑性差。镁属于密排六方晶体结构，其在室温下只有1个滑移面和3个滑移系，因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作，但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向相倾斜的某些晶体内，因而滑移的过程将会受到极大地限制，而且在这种取向下孪生很难发生，所以晶体很快就会出现脆性断裂。在温度超过250℃时，镁晶体中的附加滑移面开始起作用，塑性变形能力变强。

3、耐蚀性差。镁具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与不同类金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极作用。在室温下，镁表面与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化镁薄膜比较疏松，其致密系数仅为0.79，即镁氧化后生成氧化镁的体积缩小，因此耐蚀性很差。

三、镁合金应用及发展现状

全球镁合金的需求年均增长达到10% 左右，西方镁合金的市场需求增长率达到了15% 以上，未来镁合金的市场需求将呈现快速增长的趋势。镁合金主要应用于汽车、3C、航空航天领域，其中应用于汽车产业（70%）、3C行业（20%）、军事和航空航天（10%）。

1、国外镁合金应用发展现状

国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段。其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区，而欧洲镁及镁合金产业的发展速度也增长迅速。但比较来看，国外不同国家和地区对于镁及其合金材料的开发应用仍然存在较大的差异，其中表现突出的仍然集中在德国、俄罗斯、美国、加拿大、日本等对镁合金研究开发较早的国家。具体应用主要集中在以下几个方面：

镁合金在汽车工业中的应用

镁合金在汽车上的应用已经有许多年的历史，从20 世纪20年代开始，镁制零件就开始在赛车上应用。到了20 世纪90 年代，镁合金发展迅速，各国相继出台了镁研究计划，开展了大型的“产、学、研”联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500 万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压铸合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力；1993 年欧洲汽车制造商提出“3 L 汽油轿车”的新概念，美国也提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3 L 的轿车，且整车至少80％以上的部件可以回收，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车，因此除汽车轮毂外，镁合金还被广泛应用于增压器转子、发动机传动箱体、风扇、发动机零件、整体座椅系统、仪表板整体框架、方向盘、草坪机底盘等其他零部件。

国际国内对于镁合金在汽车上的应用的研究不断发展，应用领域不断扩大，应用的量也相应增加。目前全球汽车平均每辆用镁合金4~5 kg，根据西方汽车工业界的展望，在未来二十年里，平均每辆汽车上的镁合金用量将达到100~120 kg，将比目前增长50 倍以上，届时仅用于汽车的镁合金将超过500 万t，约为目前全球镁年生产量(80 万t)的6 倍。相较于铝合金、在成熟产品上镁合金将具备更高的性价比：如果按原镁16000 元/t 和电解铝13000 元/t 的行业平均成本分析，由于镁合金比重较小（镁比重为1.7kg/m3，铝比重为2.7 kg/m3），相同体积的镁合金成本较铝合金低30%。

图1 汽车中各种原材料使用比例

镁合金在电子领域中的应用

在3C 产品领域，以笔记本电脑、手机和数码相机为代表的3C 产品朝着轻、薄、短、小方向发展的推动下，镁合金的应用得到了持续增长。镁合金与传统3C产品使用的外壳材料相比具有轻量化、刚性高、减震性好、无磁、散热、可回收等优点；特别是应用于3C 产品外壳上其外观及触摸质感极佳，已成为设计和消费的流行趋势。

与塑料相比镁合金具有良好的导热性、刚性，特别是极其易于回收。一旦镁合金的应用进入良性循环之后，其废料不仅不会危害环境，其优良的再生性也会致使镁资源得到充分利用，也使镁合金使用成本更进一步的降低。不仅如此，镁合金还具有非常好的压铸工艺性能，采用压铸的方法制造的镁合金3C 类产品外壳，厚度最薄可达0.4 mm，并且强度和刚度都极为优异。以耐冲撞性为例，其耐撞强度及吸振性均远较塑料佳，尤其是相同抗力下厚度仅塑料的1/3，且具良好的散热性及防电磁波干扰的性能。

以上特性使镁合金在3C 产业（计算机、通讯、消费电子）及电动工具，运动器材等方面的应用，已成为一个新的市场热点，如笔记本计算机、掌上计算机外壳、照相机外壳、摄相机外壳、投影录像机外壳、电视机、音响外壳等，而且其应用领域还在迅速扩大。

镁合金在国防领域及其他领域的应用

镁合金由于质量轻而被广泛地应用于国防和航空航天产品，其应用包括飞行器机身及其发动机、起落轮、火箭、导弹及其发射架、卫星探测器、旋转罗盘、电磁套罩、雷达和电子装置以及地面控制装置等。如MD600 直升机的主传动系统使用镁合金后，水平旋翼系统的功能得到有效提高。太空飞船和卫星部件使用镁合金后能适应太空运行的特殊环境，诸如由空气动力学加热引起的温度极限、臭氧侵蚀、短波电磁辐射和高能粒子(电子、质子和小陨石)的冲击等。

镁合金在航空、航天较早得到应用, 在兵器上也得到一定应用，最早应用于军事工业领域是在1916年，被用于制造77mm炮弹引线。国外一些发达国家由于资源原因,对镁合金在兵器上的应用还持谨慎态度。

2、国内镁合金应用发展现状

我国的镁储量世界第一，我国已探明的白云石矿资源总量为40 亿t，青海柴达木盆地的33 个盐湖镁盐储量为47.5 亿t，而且储存形式为非常有利于开采的高纯度氯化镁。我国的菱镁矿资源总量31.45 亿t，符合炼镁要求的一、二级矿占78%，已探明储量可开采年限至少有1000 年之久。而大海则是最大的“镁矿”，海水中含镁约2100 亿t，其中每千克海水中约含3.8 g 氯化镁，可以预见的将来中国绝不会缺镁资源。而与镁不同的是中国的铝土矿资源非常贫乏，中国国内铝土矿资源仅能供应中国生产10 年，目前60% 的铝土矿资源依赖进口，发展镁合金产业符合中国的资源战略。

我国对镁合金的开发利用也非常重视，科技部、国家自然科学基金委员会等部门针对镁合金开发相继出台了各种研究计划，加深、加快对镁合金材料的应用与开发研究。2000 年3 月，科技部启动了“镁合金开发应用及产业化”的前期战略研究，全国共有4 个研究所、7 所高校、20 多家企业直接参与了“镁合金开发应用及产业化”项目的实施。该项目开发的新型水氯镁石脱水制备无水氯化镁的工程技术在国际上处于较高水平；开发的皮江法炼镁工艺技术不断提高，有效节约了资源，提高了生产效率，减少了污染；开发的高品质镁合金短流程工艺，降低了成本；开发的具有自主知识产权的10 款镁合金冷、热室压铸机及配套设备，国内市场占有率达到50%，基本满足了国内镁合金压铸生产需求。目前该项目已取得一些阶段性成果：解决了材料研究、产品设计、模具制造、压铸成型到表面防腐等系列关键工程技术。成功开发应用了25 种镁合金摩托车零件和52 种镁合金汽车零件，分别装车90 万辆和54.65 万辆，微型汽车单车最高用镁零件9 kg，轿车最高用镁零件8.17 kg ；同时开发了14 类镁合金3C 产品零件和8 种列车制动器零件，为进一步扩大应用打下了良好基础。同时建立了从镁合金前沿高科技研发到产业化技术开发的研发体系，突破了一批前沿核心技术和产业化关键技术，培育组建了十几家有关镁合金及制品的股份制公司，建立了一批镁合金产业化基地，启动了镁合金标准体系建设工作，并已完成一批标准的制定。

镁合金材料作为21世纪新型绿色环保结构材料,将在实现产品轻量化技术领域起到越来越重要的作用,西方工业发达国家已将镁合金材料作为重要的战略物资进行研究开发,对其相关材料和制造技术的研究实行严格保密。而我国是镁资源最丰富的国家,可利用的镁资源占世界贮量的70%,是世界上原镁生产和出口量最大的国家。但是,我国镁产品和镁合金加工技术水平较低,属于典型的以牺牲资源和环境为代价的原料出口性产业。开展兵器用镁合金材料及镁合金零件的研发,争取形成具有自主知识产权的镁合金在兵器上应用的集成技术,即可加快和推动国防工业科技技术进步,使我国武器研制和生产达到国外同等先进技术水平,同时,也为镁合金在民品上的应用提供先进制造技术,拓宽镁合金的应用领域,实现军民品双向互动,带动镁合金产业发展,将我国的镁资源优势转化为镁技术优势和产业优势都具有重大战略意义。

第二篇：臭氧应用优缺点

臭氧应用优缺点

预臭氧的主要作用是杀藻、改善絮凝沉淀效果、去除部分有机物、优点：臭氧－生物活性炭滤池工艺是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体，与传统水处理工艺相比，具有明显的优势，主要体现在：

① 常规加氯工艺处理的自来水的Ames致突变试验结果多为阳性，而臭氧-生物活性炭工艺处理后为阴性；② 臭氧－活性炭工艺对有机污染物的去除率为50％以上，比常规处理提高15～20个百分点；③ 提高色度和嗅味的去除率，改善感官性指标；④ 提高对铁、锰的去除率；⑤ 可以去除氨氮到90％左右，水中的氨氮和亚硝酸盐可被生物氧化为硝酸盐，从而减少了后氯化的投氯量，降低了三卤甲烷等消毒副产物的生成；⑥ 有效去除AOC、蛋白氨氮，提高处理水的生物稳定性，提高管网水质。

另外臭氧和活性炭联合使用，还可以延长活性炭的运行寿命，减少运行费用。

缺点：尽管臭氧－生物活性炭滤池深度处理技术对于控制饮用水质污染和改善水质发挥了较好的作用，但也存在局限性。主要表现在：

① 臭氧氧化处理饮用水存在臭氧利用率低、氧化能力不足等缺陷；② 臭氧可以有效降解含有不饱和键或者部分芳香类有机污染物，而对于部分的稳定性有机污染物(如农药、卤代有机物和硝基化合物等)难以氧化降解。臭氧对一些有机物的降解仅仅局限与母体化合物结构上的变化，可能会生成毒性更大且不易被生物活性炭降解的中间氧化产物；③ 臭氧可以将大分子有机物氧化成小分子有机物，而有研究表明，活性炭吸附对分子质量为500～3000Da的有机有较好的去除效果，而对大分子和小分子的有机物去除效果较差。臭氧氧化后有机物的分子质量变小，将不利于活性炭的吸附；④ 当水中含有溴化物（Br-）时，臭氧氧化将会生成溴酸根（BrO3-）及溴代三卤甲烷（Br-THM）等有害副产物，对人体健康有很大的影响。

第三篇：镁合金总结报告

镁合金总结报告

班级：材料学号：姓名：韦春阳

08A—2 08108010232 摘要：镁合金是最轻的工程结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高等特点，被广泛应用于汽车、电子等领域，要扩大镁合金的应用范围，提高其力学性能是十分重要的一项十分关键因素。

关键词：发展史

镁合金系

AZ91镁合金

一、镁合金简介

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。

二、镁的工业发展史发展史

镁是地壳中含量最丰富的元素之一，其丰度居第8位，约占地壳组成的2.5％，主要以白云石(碳酸镁钙)、菱镁矿存在，此外，海水中含镁约0.13％，可谓取之不尽，但人类认识镁却较晚.1828年法国科学家A．A．Bussy用金属钾将镁从熔融的氧化镁中置换出来。

1852年R．Bunsen建立了一个小型实验电解槽用电解法生产镁。

1886年以Bunsen的电解槽为基础，在德国建立了首个商业性电解镁厂。

1910年世界镁产量约10t／a，到1930年增长到1200t／a以上。二战期间镁工业获得了飞速发展，从1935年开始，德、法、苏、奥、意等国分别建立了镁厂，美国的镁产能扩大了10倍，1943年世界镁产量约为235kt／a。

1943年世界镁产量约为235kt／a。此期间镁主要用来制造燃烧弹、照明弹、曳光弹、信号弹以及军事和飞机等军用设备的零部件。

二战结束后，1946年世界镁产量降低到25kt／a，世界各国开始考虑镁合金在民用工业的开发和应用，在以后的20年中，美国Dow化学公司在开发镁合金及其生产技术方面取得了突出的成就，为镁及其合金在冶金、航空、电子、兵器、汽车、化学及防腐、印刷、纺织等民用工业部门的应用开辟了道路，使镁工业出现了连续增长的势头，实际上从二战结束以来年均增长率在7％左右，现在世界上镁产能已达到550kt／a，2000年实际产量为430kt。

三、镁合金系的划分

四、Mg-Zn 镁合金系特点

五、熔炼镁合金的生产工艺流程

六、熔炼镁合金的反射炉结构

1—炉壳

2—炉底

3—溜口

4—炉子拱盖

5—加料孔

6—燃烧嘴

7—移动式小车

8—支柱托辊和炉子倾斜托辊

七、AZ91镁合金剂熔炼法

八、镁合金的应用

在航天的应用

镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此零件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。例如，B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤，挤压件90公斤，铸件超过200公斤。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件，如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土资源丰富，已于70年代研制出加钇镁合金，提高了室温强度，能在300°C下长期使用，已在航空航天工业中推广应用。

目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。

(1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。

(2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。

根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g，年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化成必然趋势。

手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。

虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。

在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。

在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。

九、镁合金的防腐蚀方法

1、化学转化处理

镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。

传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。

有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。

化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。

2、阳极氧化

阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。

传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。优良的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。

一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X射线衍射相结构。

但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。

3、激光处理

激光处理主要有激光表面热处理和激光表面合金化两种。

激光表面热处理又称为激光退火，实际上是一种表面快速凝固处理方式。而激光表面合金化是一种基于激光表面热处理的新技术。激光表面合金化能获得不同硬度的合金层，具有冶金结合的界面。利用激光辐照源的熔覆作用在高纯镁合金上还可制得单层和多层合金化层。

采用宽带激光在镁合金表面制备Cu-Zr-Al合金熔覆涂层时，由于涂层中形成的多种金属间化合物的增强作用，使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。而由于稀土元素Nd的存在，在经过激光快速熔凝处理之后得到的激光多层涂敷，晶粒得到明显细化，能提高熔覆层的致密性和完整性。

激光处理能处理复杂几何形状的表面，但镁合金在激光处理时易发生氧化、蒸发和产生汽化、气孔以及热应力等问题，设计正确的处理工艺至关重要。

4、其他表面处理技术

离子注入是在高真空状态下，在十至数百KV电压的静电场作用下，经加速的高能离子(Al、Cr、Cu等)以高速冲击要处理的表面而注入样品内部的方法。注入的离子被中和并留在样品固溶体的空位或间隙位置，形成非平衡表面层。

有研究认为耐蚀性能的提高是由于自然氧化物的致密化、注入离子的辐射和形成镁的氮化物的结果。所得改性层的性能与所注入离子的量和改性层的厚度有关，而基体表面的MgO对改性层的耐蚀性能的提高也有一定的促进作用。

气相沉积即蒸发沉积涂层，有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种。它是利用能使镁合金中的Fe、Mo、Ni等杂质含量大幅度降低，同时利用涂层覆盖基体的各种缺陷，避免形成局部腐蚀电池，从而达到改善防腐性能的目的。

十、镁合金生产火灾预防及扑救对策

1、镁合金切削工艺的火灾危险性

（1）镁屑性质活泼,高温下极易燃烧。镁合金切削过程中,镁屑切口处大部分是未氧化的镁和镁合金。由于金属镁属一级遇湿易燃品,着火点及最小引燃能量低,加之切屑薄而小,比表面积大,因此高温环境下在空气中极易燃烧。

（2）高速切削时会产生高温,引燃镁屑。机械加工时,为充分发挥刀具的切削性能,提高生产效率和工件质量,一般要求较高的切削速度。而高速度的切削往往会使金属切屑的温度高达700°C~ 1 000°C,当缺乏冷却液的有效供应时,高温将足以引燃镁屑起火。（3）镁屑燃烧温度高,火灾蔓延速度快,扑救难度大。镁一旦发生火灾,其燃烧温度可达3 000°C,燃烧热值高达25 121 kJ/kg。当镁屑呈粉状时与空气混合遇火能发生爆炸。此外,由于镁高温时遇水可发生化学反应放出氢气,故金属镁火灾中,水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限制,干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显,扑救难度大。

2、镁合金切削加工工艺火灾预防

（1）控制好切削速度。切削热的产生与切削速度呈同比例增长,因此切削速度对切削温度影响极大。在实际工作中我们发现,不同的切削速度产生的切削热会使切屑的表面氧化膜颜色发生变化。因此,通过不同切削速度下的镁合金切削氧化膜颜色,便可估算出安全的车床主轴转速。

（2）正确选择切削液。除非机械构造本身限制,在镁合金切削加工时应始终充分供应切削液以及时降低切屑温度。考虑到镁的化学特性,切削液的选择应避免采用可燃、具有强氧化性及含水量较高的液体,从而防止冷却液遇高温镁屑燃烧或反应放热起火。

（3）强化易燃、可燃物品的监管。冷加工切削过程中使用的润滑油及精密机床使用的液压油、导轨油、主轴油等大多为可燃液体,而且一般储油量都较大,如普通机床液压油约有20 kg~70 kg。所以日常工作中应加强设备的检修与维护,保持机床完好,严防漏油。对清洁机床后遗留的油抹布、油棉纱等,应及时清理,并与镁屑相隔离。

3、镁屑火灾的扑救

（1）严禁使用水、泡沫、四氯化碳、二氧化碳灭火剂扑救。（2）对已燃金属镁屑应选用D级灭火器。如7150、D类干粉、干砂等,考虑到目前国内市场上7150、D类干粉灭火器并不常见,而干砂对机床(特别是精密机床)损坏大,根据实际可就地取材选用75 %~80 %的覆盖熔剂粉加20 %~25 %硫磺粉经混合制成的撒粉熔剂灌装在手提干粉灭火器中进行灭火,效果明显。

（3）扑救镁屑火灾时,应使灭火器喷嘴与起火镁屑间保持一定距离,以尽量减少灭火器喷射过程中对镁屑的冲击作用,防止镁屑扩散形成爆炸性混合物。

十一、镁合金的发展前景

进入21世纪，镁的最大也是最为持久的热点是作为汽车、笔记本电脑、手提电话及电视机零件上镁合金压铸件的使用。我国将从两个大的方面来发展镁合金的应用，一是3C产品及其它轻工消费产品，另一方面是电动车及汽车零件。镁合金有4个主要系列：Mg-Al-Zn-Mn(AZ系列)，Mg-Al-Mn(AM系列)，Mg-Al-Si(AS系列)，Mg-Al-稀土(AE系列)，它们各具特有的使用性能，能满足多种功能的需要，将会得到广泛应用。

第四篇：镁合金在汽车材料上的应用及发展前景

镁合金在汽车材料上的应用及发展前景

摘要：介绍了镁及镁合金的类型和它们的基本性能，国内外在汽车材料方面对其的应用情况，镁合金在汽车轻量化方面的应用，展望了镁合金在未来的应用前景。

1、镁及镁合金的特性

镁是银白色的金属元素,常温下镁的密度为1.74 g/cm ,约为钢的1/4,铝的2/3。在金属镁中添加其他元素可以形成各种镁合金。镁合金是现在大量使用的工程结构材料中最轻的,其比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。同时,镁合金还具有良好的减振性,在相同载荷下,减振性是铝的100倍、钛合金的300~500倍。镁合金还具有良好的切削加工性及尺寸稳定性,其耐凹陷性、铸造成型性及表面装饰性俱佳,加之具有易回收利用、导热优良性、抗电磁干扰及屏蔽性能等特点,镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动及风动工具和医疗器械等领域。金属镁主要用于:铝基合金的重要添加元素,用量约占镁的总消耗量的43%左右;制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右;炼钢脱硫约占13%;阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。

当今，钢铁、铝合金和塑料是汽车上使用最多的三大类材料，按重量计算，三类材料占整车比例合计约为80%，其中钢铁约占62%，铝合金和塑料大体相当，均占8%-10%。镁合金在汽车上的应用比例为0.3%，平均重量约5kg，但近几年的增幅却较大。镁的比重为1.74g/cm3,是铝的2/3，钢的2/9，和塑料相当，是最实用的减重轻金属材料。镁合金也具有比强度、比刚度高等优良性能。正因为如此，镁合金有利于汽车轻量化、有利于节能和减排。据资料介绍：轿车质量每减轻100kg，油耗可降低5%。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2年排放量能减少30%以上。汽车减重可以提高其加速性能；顶部和车门减重，可以降低汽车重心，增强稳定性；前部减重，可以使汽车重心后移，改善操纵性能。同时，镁的减振系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，有利于减振降噪，选用镁合金作为汽车结构材料能有效降低汽车振动和噪声，受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好，抗电磁干扰性高，使汽车更为安全舒适。

2、常用镁合金类型及其性能

由于交通工具轻量化的推动，世界各国都展开了对镁合金的研究，而限制镁合金发展的一个主要原因是镁合金的高性能——抗蠕变能力和高温疲劳性能较差，因此新材料的研发主要是针对这一问题进行，概括的说主要包括两个方面，一是对现有合金的优化，主要是针对现有的商业镁合金，特别是对AZ、ZK系合金进行改性，通过添加合金元素以期改善合金的高温性能；二是新合金系的开发，主要是指新型Mg-RE系的研发。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az系列）、Mg-Al-Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（AS）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n(ZK)、Mg-Zn-RE系（ZE）等合金。常用铸造镁合金的牌号及性能见表1。表2为常见变形镁合金的化学成分及基本特性。

3、镁合金在汽车工业应用现状

镁合金材料制造的汽车零部件品种繁多，从汽车的运动部件（如车轮），到汽车的结构部件（如汽车座椅框架），再到承受高温的耐高温部件（如缸体），这些零部件的共同特点是承受的机械和化学负载较低。镁合金材料经常用来制造“支架”、“壳体”、“端盖”或“堵盖”类零件等。由于镁合金材料具有极好的铸造流动性能，因此，非常适合于制造横拉杆之类的薄壁结构件和大面积的车辆内部结构件，如车门和前、后舱盖等。金属镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件，最常采用镁合金材料的零部件有：

♦ 向轴，全球50%的转向轴采用了镁合金材料；

♦ 横梁，欧洲产轿车中使用了约6000t的镁合金材料；

♦ 变速器壳体，大众公司B型车架的轿车中每天使用约600个镁合金材料制造的变速器壳体。

原则上讲，镁合金材料主要用于汽车的内部结构的驱动系统中，大批量、由汽车零部件供应商提供的镁合金零部件有望在今后的5年内大量进入汽车制造业，那时，戴姆勒-克莱斯勒公司生产的汽车将采用镁合金自动变速器；BMW公司生产的轿车将采用镁-铝复合材料的发动机缸体。从长远来看，镁合金材料在车架制造和底盘制造中以及耐高温零部件的制造中也会进一步增加。

除了可以比钢和铝减轻40%～70%的重量这一优点之外，镁合金材料在减振、降噪和环保等方面也具有很大优势。地球上镁元素的含量丰富，便于对镁合金材料废旧零部件进行回收再利用；与铝合金材料相比，镁合金材料熔化、铸造时的能源消耗少，切削加工时机械磨损少，因此，整个生产费用可比铝合金材料减少20%左右。镁合金材料良好的焊接性能可能会给汽车的结构设计带来一场新的革命，它可以用来制造大量的结构件，特别是可以制造出一些薄壁件和大面积结构件，进而降低汽车的总装费用。

尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些，这一价格上的劣势因镁合金材料生产加工过程中的费用低廉而得以弥补，单位体积的镁熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性，因此，总价格比铝合金材料仅高出20%左右。此外，镁合金材料还有一些不足之处就是耐腐蚀性差、抗蠕变性能差、刚性较差。在镁合金零部件的生产制造过程中，有许多问题需要解决，例如，在浇铸时，要克服不良的（冷）变形问题；另外，镁合金材料在实际应用中还有外部裸露件的锈蚀问题，还有在不同材质零件混和运输过程中都要注意提高镁合金的抗接触腐蚀能力，防止金属镁的自燃等问题。

汽车用镁及镁合金部件包括仪表盘、支架、座位框架、导向轴部件、变速箱、汽缸头外壳、进气岐管等非结构件。镁汽车部件开发包括车蓬板、结构支架、后甲板盖、内车门框架、发动机头、发动机主体等。

表3是汽车上镁合金典型应用类型零件。从该表可以看出采用镁合金制作汽车零件均能达到减重的效果，同时很多部位也能充分利用镁合金的减振性能，提高整车的NVH性能。

4、汽车工业的用镁前景

世界交通世界交通运输车辆总趋势是轻量化，达到节能 降耗的目的。与%’年前相比，国外汽车自质量减轻%’HI%/H。未来汽车不管选用何种动力，都必须轻量化，尤以轿车最为突出。轻量化、节能降耗和降低排放污染是发展轿车的三项战略性课题，其中轻量化是关键。因此轻量化是汽车发展趋势。减轻汽车自质量最有效的途径是采用轻质材 料制造汽车，实践证明，选用轻金属（铝、镁）和塑料等轻质材料代替钢铁，能有效的减轻汽车自质量。在铝材和塑料已被广泛应用，汽车排放法规日趋严格，节能降耗更为迫切的新形势下，世界汽车业把目光投向镁合金，认为它是比铝合金和塑料更为优良的轻质材料，对汽车的减重效果更明显、节能降耗更有效、环境保护更有利。镁比铝更轻，是工业实用金属结构材料中最轻的金属。镁具有高的比强度和比弹性模量，良好的刚性及抗电磁干扰屏蔽性，优于铝的切削加工性和尺寸稳定性，高的阻尼性能和减振抗冲击能力。镁合金材料可回收利用，在当今世界环保意识高涨的今天，能高度回收利用的材料和制品将日益受到重用。因此，镁合金是减重节能、吸振降噪、安全环保型汽车结构材料，在汽车上最有应用潜力，它是汽车工业最有发展前途的轻金属结构材料。

我国镁资源相当丰富，储量居世界首位，而且产镁的地区大都电力充足，熔炼用辅料硅铁丰富，具有发展镁工业得天独厚的条件。目前国内用量很少，尤其是汽车工业用量极少，供大于求，大量低价出口。同时我国镁合金牌号、品种规格较少，无自成体系的压铸镁合金，零件制造成形技术落后，这 与我国镁资源优势很不相称，既影响到镁工业的发展，又制约着镁合金材料在汽车上的合理应用。因此，研究开发汽车用镁合金及零件先进制造技术，是结合国情，既现实又有发展前景，并亟待研究的重要课题。中国应重点开发丰富的镁资源，扩大在工业上的应用范围，并应紧跟世界汽车用镁合金的趋势，开创具有中国特色的汽车用镁合金新局面。

据相关报道，大众公司、通用汽车公司、日产公司、马自达公司、三菱公司等美国三大汽车公司联合对新开发的耐热镁合金进行经济和技术评估，对镁合 金在汽车上的应用十分看好。变形镁合金及其加工技术正在成为镁合金研究和应用领域的热点，包括镁合金等通道转角挤压技术。镁合金超塑性研究，重要研究方向是：（1）高应变速率超塑性。对于节约能源、提高生产率、扩大应用都有很重要的意义。（2）大晶粒工业 态镁合金超塑性。研究晶粒较大的工业态镁合金在一定条件下的超塑性，因其不需要预加工可节约能源，故将有更大的应用前景。（3）镁合金低温超塑性。研究镁合金在较低的温度下进行超塑性变形。镁合金材料的研究和应用前景是非常广阔的，相对于其它金属材料（如铝、钢等）的研究发展水平，我国与世界发达国家的差距较小，可以说几乎处在同一起跑线上，如果集中全国的优势力量针对关键科学问题展开研究，就有可能取得重大突破，达到甚至赶超世界先进水平。我国近年在镁合金技术开发和应用领域取得了长足进步，作为世界第一“镁”大国要造好镁、用好镁，造福于中国和世界，并在镁的研究领域成为世界领头羊，推动镁合金走可持续发展之路，同时还要开展好镁合金的重大基础研究。

第五篇：各类接地系统优缺点及其应用

各类接地系统优缺点及其应用

系统接地型式以拉丁字母作代号，低压系统接地型式以拉丁字母作代号，其意义如下： 第一个字母表示电源端与地的关系： T－电源端有一点直接接地； I－电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地。第二个字母表示电气装置的外露可电导部分与地的关系： T－电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点； N－电气装置的外露可电导部分与电源端接地点有直接电气连接。－后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况： S－中性导体和保护导体是分开的； C－中性导体和保护导体是合一的： TN-S系统TN－C系统特点： －PEN线兼有N线和PE线的作用，节省一根导线； －重复接地，减小系统总的接地电阻； －PEN线产生电压降，外露导电部分对地有电压； －PEN线在系统内传导故障电压； －过电流保护兼作接地故障保护。使用场所：三相负载均衡，并有熟练的维修技术人员。TN－S系统特点 －PE线与N线分开，PE线非故障时不流过电流，外露可电导部分不带电压，比较安全，但多一根导线； －PE线在系统内传导故障电压。使用场所：防电击要求

高，爆炸和有火灾危险场所，建筑物内装有大量信息技术设备。

TT系统特点 －外露可电导部分有独立的接地保护，不传导故障电压； －由于电源系统有两个独立接地体，发生接地故障时接地故障电流较小，不能采用过电流保护兼作接地故障保护，而采用剩余电流保护器； －因采用剩余电流保护器保护线路，双电源（双变压器、变压器与柴油发电机组）转换时采用四极开关： －易产生工频过电压。使用场所：等电位联结有效范围外的户外用电场所，城

市公共用电，高压中性点经低电阻接地的变电所。

IT系统特点（不引出中性线）－发生第一次接地故障时，接地故障电流仅为非故障相对地的电容电流，其值很小，外露导电部分对地电压不超过50V，不需要立即切断故障回路，保证供电的连续性； －发生接地故障时，对地电压升高1.73倍； －220V负载需配降压变压器，或由系统外电源专供； －安装绝缘监察器。

使用场所：供电连续性要求较高，如应急电源、医院手术室等。

同意2楼的看法，还要补充一点

对于TT系统的应用场所，主要应用于输电线路较长的城市用电和农村用电，特别是农村用电。因为输电距离远，如果采用TN-S系统，则PE线上有较大的电压降，失去了它做接地保护的意义，而且还浪费有色金属，同理TN-C系统也不适

合在输电距离较远的场合