镁与其合金的性能、缺陷、应用与前景,这篇缺陷论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
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【摘 要】在科技术飞速发展的今天,金属材料被广泛应用到人们的日常生活中,由此引发的是人们对金属材料的需求量大量增加,镁由于其独特的性能备受瞩目.镁在宇宙中的丰度位于前列,在地壳中的含量达到百分之二点多,蕴藏量大.相比欧美工业发达国家对镁材料技术的成熟应用,我国虽在镁产业的生产规模、生产效率、产品质量、生产量与出口量方面有很大提升,但是在新材料新技术的研发、核心技术的创新、节能环保等方面仍需提高.本文将简单介绍镁及合金的性能、发展、应用市场及前景.
【关键词】化学性质活泼；密度轻；电偶腐蚀；应力腐蚀；用于照明；电器；汽车；军事等领域
镁在地壳、海水、盐湖中都有一定是储藏量,其中镁的最主要资源在海水中,海水中的Mg元素含量为1300mg/L.主要以MgCl2的形式存在.我国的镁储量居世界第一位,有工业价值的有菱镁矿、白云石、橄榄石、光卤石等.此外,作为人体必需的营养元素它在细胞内液中的含量极高,帮助人体进行新陈代谢,维持人体正常的生命活动.
一、镁的概述
Mg位于元素周期表中ⅡA,是碱土金属,具有银白色金属光泽,晶体结构为密排六方结构,属于轻金属,且化学性质十分活泼,在自然界中以化合态存在,在干燥常温的空气中相对稳定,在熔融条件下易生成镁的氧化物.以镁为基体添加不同的元素,会形成具有不同功能性质的镁合金,满足人们的不同用途.相比其他材料,镁及合金有很多独特的优点,它的密度低,对电磁的屏蔽性好,摩擦时不起火花,易于切削加工.近年来常被用于照明、计算机等电器产业,自行车、摩托车、汽车等交通工具,乃至国防军事等国家重器,为国防科技和国民经济做出突出贡献.
二、镁的发展史
美国和德国镁合金的发展历史悠久技术成熟,而我国由于历史原因,在该领域相当长的时间内处于落后空白地位.1995-2015年这20年期间,我国的年均镁产量从6.35万吨已经变为85.21万吨,虽然短短的二十年里有时镁产量下降,但总体成上升趋势.2010年我国的镁出口总量为38.40万吨,主要出口给欧盟、美国等市场.虽然市场广阔,相比工业发达国家仍有很大差距,特别是在基础研究和新材料研发方面.只有进行技术革新,才能走出镁应用的瓶颈期,扩大其应用领域范围,早日成为镁的工业强国.
三、镁的应用
(一)在汽车制造方面
德国首次在汽车上应用镁合金,且一直领先世界.上世纪七十年代,发达国家对汽车尾气排放有严格限制,节能减排迫在眉睫,因此汽车轻量呼声强烈,镁合金在此优势突出.2002年大众汽车推出每一百公里消耗柴油1升的双座微型概念车,镁合金质量占车净重0.135%；2004年宝马采用的镁合金直列六缸引擎,排量3升；奥迪A6轿车单车的镁合金压铸件总用量已达14.2千克；镁合金在减少汽车质量,保护环境,提高安全性和驾驶性,增强竞争力方面效果显著.相比国外车在镁合金的应用,我们国内汽车领域近年来也有开拓进展.虽然镁合金在我国汽车制造业的使用起步晚,但是相关企业取得的进展也令人振奋.其中第一汽车集团公司、第二汽车集团公司、上海汽车集团公司和长安汽车公司对镁合金在汽车工业的应用发挥重要作用.開发了在高温负载下汽车动力系统的抗蠕变镁合金,并研究了镁合金冷室压铸工艺生产汽车零件的全套技术；而桑塔纳轿车镁合金变速箱外壳年用镁量2000吨以上；“长安之星”微型车实现了单车用镁合金8kg,达到了国际领先水平.在各汽车厂的共同努力下,在众多汽车零部件均应用镁合金技术并在不同车型投入使用.
(二)在电子工业的应用
现代电子器件朝轻、薄、小的趋势发展,对结构和性能的要求越来越高,传统的塑料及铝合金在强度、刚度、散热情、屏蔽性、易加工等方面难以满足大众需求.从安全性的角度说,镁合金相比较聚碳酸酯、玻璃纤维等有较高的挠度和抗拉强度,有作为导体优越的导热性,能较好地将元器件工作时产生的热量散去,使温度维持在一个安全范围,保证元器件的安全,延长使用寿命；并且从人体健康的角度说,手机、电脑等辐射较强的电子产品对人体产生危害,电磁波会穿透一般性能的材料,而镁合金材料的屏蔽效果良好,在该领域前景广阔；此外,从环境角度说,对于报废的电子产品来说,镁合金的回收再利用价值高于其他塑料等零件壳.
(三)在航空航天业的应用
飞行器的质量会影响其性能和费用,对卫星、飞船等材料的要求极为苛刻.比如每减少0.45千克质量,航天器会带来30000美元的经济效益,这要求材料要轻,密度要小.还要求飞越大气层时克服熔化产生的危害,要求其高温性能良好,抗腐蚀性能好,部分镁合金如AZ91E、AZ92、ZE41等有不同的优势特点的合金分别适用于制作不同性能要求的部件.
(四)在医疗方面的应用
镁参与人体细胞代谢,维持着机体正常的生理活动.镁促进骨骼生长、调节酶类代谢,体能消耗过度往往需要补充镁,长期缺乏会引起很多疾病.将镁合金植入骨折患者体内,合金在细胞间降解,被巨噬细胞吞噬,人体不会发生免疫排斥,无明显的炎症反应,可用于制作假肢.
此外,镁合金在照明烟火、兵器零部件、车床压铸件等很多不同领域,也广泛使用.
四、镁合金的腐蚀及防护
室温下镁暴置在大气中会迅速氧化形成灰色的MgO膜,当空气潮湿时又转化为氢氧化镁,在高温时无论环境是否潮湿,镁都易氧化.镁合金的腐蚀形式有多种,在此简单介绍两种.
(一)电偶腐蚀
电偶腐蚀是电化学腐蚀的一种,镁合金的成分、溶液的PH及环境等都会影响电偶腐蚀的强度.电偶腐蚀有阴极、阳极、电解液、导体四个基本环节,为防止发生电偶腐蚀可从这四个方面考虑.应避免金属与潮湿的环境直接接触,要选用吸附性差、无芯的材料作为与镁接触的材料,对镁合金的表面进行处理保护,并给异种金属加上绝缘线圈或填充填料,防止形成回路.
(二)应力腐蚀
电化学腐蚀与力学共同作用,镁合金工件表面形成了应力开裂现象.Al是铝镁合金产生应力腐蚀敏感性的重要因素,敏感性与Al含量有关,Al含量越高敏感性越强.同时热处理也会影响镁合金应力腐蚀导致的开裂现象.为防止这一问题需要控制三个因素即临界压力、敏感合金载荷和应力腐蚀开裂环境.
五、镁合金发展前景趋势
我国要发展镁产业,首先可以将镁冶炼加工产业与优质的高校或研究院相互结合,使镁产业更加的专业化、科技化；并且不同的领域可以进行跨领域合作,将有竞争的镁合金加工企业与计算机,汽车制造等领域打通,使镁产业链扩展延伸.其次要培养有独立创新意识的高科技人才,为他们创造良好的研究环境,加强与外国的交流合作；最后,随着环保意识的提高,镁产业并将会跟随节能环保潮流,加强镁合金的回收利用,在良好的生态环境下谋发展,实现环境与经济效益可持续发展.这些都将帮助我国早日从镁业大国转型成镁业强国.
参考文献
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作者简介：刘思碧（1998.06—）,女,汉族,陕西渭南人,本科,研究方向：材料工程.
结论：关于缺陷方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关缺陷论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
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