1、鎂及其合金理論的基礎(chǔ)和應(yīng)用發(fā)表：姜瀾，第一章緒論，鎂合金材料具有重量輕，鋁的二分之三，鋼鐵的四分之一的特點。 2、比強度和比鋼度高，均優(yōu)于鋼和鋁合金。 3 .電磁屏蔽性能好，是優(yōu)良的導(dǎo)體，具有比化學(xué)鍍塑料高的優(yōu)良的電磁屏蔽性。 4、地震吸收性好，有利于減震和降噪。 5、可回收性能好，符合環(huán)境保護要求。 6 .優(yōu)異的切削加工性能。 7 .尺寸穩(wěn)定性高，攝氏95度以下，即使長時間保持也幾乎看不到變形，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異。 8、導(dǎo)熱率僅次于鋁合金。 9、無毒、非磁性。 10 .耐打痕性、鎂合金與其他物體碰撞時產(chǎn)生的打痕小于鋁和鋼。 11 .極高的壓鑄生產(chǎn)率，尺寸收縮小，而且具有優(yōu)良的脫模性能，可采用最小

2、的拉拔梯度。 12 .具有良好的低溫性能，即使攝氏-190度也具有良好的力學(xué)性能，能夠制作在低溫下工作的部件。 應(yīng)具有超導(dǎo)性能和儲氫性能。第二章原鎂生產(chǎn)方法、熔鹽電解法熱還原法目前世界鎂生產(chǎn)量電解法占60 %、熱還原法占40 %，根據(jù)統(tǒng)訂，中國目前原鎂生產(chǎn)企業(yè)有100家，其中年生產(chǎn)能力在3000噸規(guī)模以上的有22家，1000-2000噸其他企業(yè)都采用硅熱法生產(chǎn)，生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多，小而分散，技術(shù)落后，環(huán)境污染嚴(yán)重。 發(fā)現(xiàn)國內(nèi)鎂行業(yè)存在嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)矛盾，當(dāng)務(wù)之急是調(diào)整和升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 用2.1熔鹽電解法、MgCl2=Mg Cl2電解法精煉鎂的原料主要有海水、鹽湖鹵水、菱鎂礦、鹵化物等，這些原料只有在最

3、終成為MgCl2后才進(jìn)行電解。 因此，電解法中MgCl2的制備是十分重要的工序。 2.1.1以菱鎂礦為原料的鎂精煉工藝流程，圖2-1是我國菱鎂礦生產(chǎn)鎂的工藝流程，工藝特點是菱鎂礦顆粒氯化，氯化鎂熔體為MGC l2- NaCl-CaCl2-； 電解質(zhì)中MgCl2的含量是以8、8、8,2.1.2鹵水為原料的鎂精煉工藝流程，用鹽湖鹵水制備MgCl2比較簡單，可以將鹵水濃縮、精制、脫水后用于電解。 工藝流程如圖2-2所示。 2.1.3以海水為原料的鎂精煉工藝流程、用鹽酸處理用石灰乳使Mg(OH)2沉淀的Mg(OH)2得到的MgCl2溶液； MgCl2溶液的純化和濃縮； 電解含水氯化鎂MgCl21.5H

4、2O燒成Mg(OH)2得到MgO，MgO和焦炭混合形成塊，用電解槽產(chǎn)生的氯氣氯化得到無水氯化鎂。 工藝流程如圖2-3所示。 2.2通過熱還原法、熱還原法進(jìn)行鎂的精煉是使用某種還原劑，從該化合物中還原鎂而得到金屬鎂的制造方法。 在用熱還原法煉鎂中，用硅熱法煉鎂(皮江法)占優(yōu)勢地位1941年，加拿大多倫多大學(xué)教授皮江掌握太華，建立了用硅鐵還原白云石煉鎂的實驗工廠為紀(jì)念這位科學(xué)家卓越的成就，特別命名為皮江法。 另外，由于以硅鐵為還原劑對鎂進(jìn)行高溫精煉，因此也被稱為“硅熱法”。 硅熱法的主要反應(yīng)，MGC o3CaCO3=Cao MgO 12 co2(Cao MgO ) si=SiO2Cao2mg，硅熱

5、法的工藝流程，(1)白云石被燒成，從碳酸鹽變化為氧化物，即mgco3cacco的還原溫度為10 其反應(yīng)式為，2 (Cao MgO ) si (Fe )=SiO2Cao (Fe )2mg (3)鎂蒸氣經(jīng)冷凝器冷凝成粗鎂，再經(jīng)熔煉鑄塊成品。 粗鎂的精煉、電解法和熱還原法生產(chǎn)的粗鎂中含有少量的金屬和非金屬，多用焊劑精煉法精煉。 精煉的工藝是，先將粗鎂放入人的坩堝中溶解在鎂液中，然后放入助熔劑一邊精煉，一邊不斷攪拌，使助熔劑與鎂液充分接觸。精煉后靜置30分鐘左右，將金屬雜質(zhì)、非金屬雜質(zhì)、殘留焊劑沉入坩堝底部。 最后鑄造成鎂錠等。 得到的鎂錠還可以使用升華精煉法、電解精煉法、區(qū)域熔煉法等進(jìn)一步制造純度更

6、高的鎂，供特殊用途使用。 鎂合金、鎂合金是實用上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，但與鋁合金相比，鎂合金的研究和發(fā)展不夠，鎂合金的應(yīng)用也有限。 目前鎂合金的產(chǎn)量只有鋁合金的一種。 鎂合金結(jié)構(gòu)應(yīng)用的最大用途是鑄件，其中90以上是壓鑄。 限制鎂合金廣泛應(yīng)用的主要問題是鎂元素極為活躍，鎂合金在熔化和加工過程中極易氧化燃燒，因此鎂合金生產(chǎn)難度大的鎂合金生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟和完善， 特別是鎂合金成形技術(shù)需要進(jìn)一步發(fā)展的鎂合金耐腐蝕性差，以往的工業(yè)鎂合金的高溫強度、蠕變性能低，高溫(150350 )時鎂合金的應(yīng)用受到限制的鎂合金的常溫力學(xué)性能， 特別是強度和塑性韌性需要進(jìn)一步提高的鎂合金系列相對較少，變形鎂合金的研制明顯落

7、后，無法滿足不同應(yīng)用情況的要求。 第三章鎂強化處理，工業(yè)純鎂的室溫塑性差，如純鎂單晶的臨界剪應(yīng)力僅為4.84.9MPa，而且純鎂多晶的強度和硬度也比較低，不能直接作為結(jié)構(gòu)材料使用。 通過一定的強化處理過程，鎂的力學(xué)性能大大改善。 國內(nèi)外對鎂及其合金的強化進(jìn)行了許多研究，取得了積極的成果。 目前鎂合金應(yīng)用的強化處理方法主要有合金化強化、熱處理強化、復(fù)合強化和微晶強化。 在這些強化處理方法中，合金化強化是最基本、最常用、最有效的強化處理方法，其他方法以合金化強化為基礎(chǔ)。 3.1合金化強化、合金化強化的關(guān)鍵在于選擇合適的合金元素。 考慮到鎂的合金化一般利用固溶強化、析出強化和分散強化來提高合金的常溫

8、和高溫力學(xué)性能，其合金化設(shè)定應(yīng)從結(jié)晶學(xué)、原子的相對大小、原子價及電化學(xué)因素等方面考慮。 選擇的合金化元素在鎂基體中有較高的固溶度，隨溫度變化而明顯變化，在時效過程中合金化元素可形成強化效果較顯著的過渡相，除了優(yōu)化力學(xué)性能外，還應(yīng)考慮基體金屬化元素對耐腐蝕性、加工性能及抗氧化性能的影響。 能夠提高合金化元素的分類、強度和韌性A1、Zn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th (將強度作為評價指標(biāo))、Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca等，提高韌性，強度變化少，例如Cd、Ti、Li； 明顯增強強度，使Sn、Pb、Bi、Sb等韌性降低。 3.1.1固溶強化、固溶強化是指合金化元素(溶質(zhì))完全溶入基體金屬(

9、溶劑)，溶質(zhì)原子在溶劑晶格的晶格點置換溶劑原子，根據(jù)原子的位錯和溶質(zhì)與溶劑原子之間的彈性模量差異來強化基體金屬。 僅靠這種強化方法不能得到特別高的強度，但是由此引起的塑性損失比其他方法小。 3.1.2溶出強化(沉淀強化)是合金元素在基體中的固溶度隨溫度的降低而降低時，溶出強化成為另一種強化方式。 產(chǎn)生強化的機理是析出相阻礙位錯運動和滑動，提高屈服強度。 當(dāng)高溫下單相固溶體快速冷卻時，合金形成不穩(wěn)定的過飽和固溶體，形成長時間細(xì)微分散分布的沉淀相，進(jìn)一步強化了合金。為了強化鎂合金的析出強化，選擇合金元素，需要考慮以下要素：元素在高溫下在鎂中具有充分的固溶度，隨著溫度的降低而降低，應(yīng)該提高合金的時效

10、強化能力的析出相中含有大量鎂， 提高析出相的含有率的同時減少必要的合金元素量鎂中的元素的擴散速度為了減少經(jīng)時的傾向和位錯的移動必須低。 3.1.3分散強化、非共格硬粒子分散物對合金的強化稱為分散強化。 分散強化的機理與析出強化相似，但析出相不同，分散強化的粒子發(fā)生在合金凝固過程中，一般熔點高，且不溶于鎂基體，具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性。 3.2用復(fù)合強化、高強度粉、絲等材料與鎂基體復(fù)合，使基體獲得高強度，稱為復(fù)合強化。 鎂基復(fù)合材料提高了鎂合金的彈性模量，改善了基體金屬的耐磨性、抗拉強度、高溫強度和抗蠕變性。 根據(jù)復(fù)合材料的形狀有纖維強化、粒子強化和包復(fù)材料3種。 鎂系復(fù)合材料主要使用石墨纖維、碳

11、化硅粒子、碳化硼粒子及Al2O3纖維及粒子作為增強體。 增強體的性質(zhì)、體積分?jǐn)?shù)、形狀、增強體與鎂基體之間的界面狀況影響材料的性能。 3.3微晶強化、鎂合金微晶強化主要通過控制鎂合金晶粒度的方法實現(xiàn)。 微晶強化時，晶界是滑動傳遞的有效障礙，晶界前方的應(yīng)力集中激發(fā)更多的滑動系統(tǒng)，使合金的整體變形更均勻，帶來合金強度和韌性的提高。 因此，細(xì)粒強化對密列六方結(jié)構(gòu)鎂合金的效果更為明顯。 傳統(tǒng)研究結(jié)果表明，目前鎂合金的結(jié)晶粒度可以通過變質(zhì)處理、熱加工、塑性變形、快速凝固等方法控制。通過變質(zhì)或過熱處理使晶粒微細(xì)化，晶粒的變質(zhì)微細(xì)化處理主要通過添加晶粒微細(xì)化劑來處理液態(tài)鎂合金熔液，現(xiàn)在得到的晶粒微細(xì)化劑有主要

12、含有Zr和c的晶粒微細(xì)化添加劑。 過熱處理是在澆注前使熔融體溫度上升并保溫一段時間后，降溫至澆注溫度而進(jìn)行澆注的過程。 過熱處理微細(xì)化鎂合金晶粒在過熱過程中形成多個非均質(zhì)核芯。 半固態(tài)成形細(xì)粒、半固態(tài)成形是一種新的熱加工工藝，將原料加熱到固液相線之間的溫度，然后將其壓入型腔中成形，半固態(tài)成形工藝產(chǎn)生細(xì)微結(jié)構(gòu)，減小微觀收縮，使材料得到較高的力學(xué)性能。 3.3.1錠可使晶粒變形微細(xì)化，對鎂合金錠實施后續(xù)變形處理也可使晶粒組織微細(xì)化，主要包括等通道角擠出和大比率擠出。 3.3.2快速凝固微細(xì)化晶粒，由于快速凝固時的冷卻速度大，因此可以得到細(xì)的粉末晶粒。 脫氣粉末晶粒進(jìn)行熱壓接后，經(jīng)過軋制、擠出、鍛造

13、等成形工序，可以得到微晶材料。 第四章鎂合金的成分和分類，工業(yè)用鎂純度達(dá)99.9，純鎂不能作為結(jié)構(gòu)材料使用。 純鎂加入鋁、鋅、鋱、錳、結(jié)合、稀土等元素的鎂合金具有較高的強度，可以作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用。 4.1鎂合金的成分和品牌，現(xiàn)在國際上有用美國試驗材料協(xié)會(ASTM )使用的方法標(biāo)記鎂合金的傾向。 鎂合金品牌中的2位數(shù)字表示主要合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)() 其限度是不能表示有意增加的其他要素。 后綴字母a、b、c、d、e等意味著成分和特定范圍純度的變化。 像AZ91E這樣主要的合金元素是Al和Zn，其名義含量分別為9和1，e表示AZ91E是含有9Al和1Zn的合金系列的第5位。中國鎂合金標(biāo)志的

14、特征、中國鎂合金標(biāo)志的特征是按成形技術(shù)區(qū)分鎂合金。 由兩個漢語拼音字母和緊跟其后的合金序列號(阿拉伯?dāng)?shù)字)組成。 根據(jù)前兩個漢語拼音文字，將鎂合金分為變形鎂合金MB、鑄造鎂基金ZM、壓鑄鎂合金YM、航空鎂合金4種。合金的序號表示合金間化學(xué)成分的差異。 航空用的鑄造鎂合金和其他的鑄造鎂合金品種有些不同。 也就是說，在ZM的兩個字符和符號的連接上加上橫條。 例如，鑄造鎂合金1號用ZM1、變形鎂合金2號用MB2、壓接鎂合金5號用YM 5、航空鑄造鎂合金5號用ZM5表示。 4.2鎂合金的分類，像鎂合金一樣，合金的化學(xué)成分成形過程中是否含有鋯，用3種方法進(jìn)行分類。 按4.2.1合金的化學(xué)成分分類，根據(jù)化學(xué)成分，以5個主要合金元素Mn、A1、Zn、Zr和稀