穹頂之下,厚德載霧,霧里看霾,呼吸之間,生生不吸,聲聲嘆息,直至窒息。人人自危,個個震驚,瘋狂刷屏,坐而論道,天下大事,治霾大理,莫談太多。陜鎂電商,鎂業(yè)小兵,倡導輕質(zhì),為車減重,降低油耗,尾氣少放。保護環(huán)境,美麗中國,從輕做起,用鎂開始!
鎂于1774年首次被發(fā)現(xiàn),并以希臘古城Magnesia命名,元素符號為Mg,屬周期表中ⅡA族堿土金屬元素,相對原子質(zhì)量為24.305。純鎂的密度為1.738g/cm-3,是輕金屬的一種。
鎂具有密度低,比強度、比剛度高,阻尼減振降噪能力強、電磁屏蔽性能優(yōu)異,抗輻射,磨擦時不起火花,熱中子捕獲截面小,液態(tài)成形性能優(yōu)越,易于回收,符合“21世紀綠色結構材料”。
隨著全球工業(yè)化的迅速發(fā)展,特別是人們對環(huán)境保護意識的增強,綠色系列產(chǎn)品市場迅速擴展。金屬鎂及鎂合金作為21世紀令人矚目的綠色基礎工程材料,越來越多的應用于各個領域,突出表現(xiàn)在汽車工業(yè)、鋁合金生產(chǎn)、壓鑄件及金屬還原領域,成為企業(yè)乃至國家投資開發(fā)的重點戰(zhàn)略項目之一。
作為資源性商品而又兼?zhèn)錅p重、節(jié)能、回收特性的金屬鎂,在國家重歸制造業(yè),經(jīng)濟健康發(fā)展,特別是節(jié)能、環(huán)保、綠色、低碳概念的普及與深化的背景下,理應成為穹頂之下的環(huán)保先鋒。
鎂的用用途:
1、 生產(chǎn)難熔金屬的還原劑
鎂既可作為生產(chǎn)稀有金屬Ti、Zr、Hf等的還原劑,也可以做為生產(chǎn)Be、B的還原劑。
2、合金的添加元素
鎂的最大用途之一是作為鋁合金的合金元素,它可以改善材料的強度和抗腐蝕性能。此外,鎂還被添加到壓鑄鋅合金中以改善其力學性能和尺寸穩(wěn)定性。鎂還被用作其它鋅產(chǎn)品的組分,包括屋面板、光刻板、生產(chǎn)干電池用的鋅板和鍍鋅浴液等。添加鎂,還可使鎳、鎳銅合金和銅鎳鋅合金的性能行到很大的改善。
3、球墨鑄鐵的球化劑
用鎂脫除一部分硫和使石墨球化,從而使鑄鐵的韌性和強度大大提高。
4、鎂還被廣泛地用于鋼脫硫。此外,在生產(chǎn)黃銅和青銅之類的銅合金以及生產(chǎn)鎳合金時,鎂是十分有用的脫氧劑或“除氣劑”。在Betterton-Kroll制鉛法中,必須將鈣與鎂結合使用,以便除去鉛中的鉍。
5、鎂還用于生產(chǎn)的鏈烴基化合物和芳基化合物;在潤滑油中用作中和劑;用于氬氣和氫氣的提純;在生產(chǎn)真空管的過程中用作“吸收劑”;用于生產(chǎn)氫化硼、氫化鋰和氫化鈣;對鍋爐用水進行去氧和去氯。
6、高貯能材料
鎂在常壓下,大約523K和H2作用生成MgH2,在低壓或稍高溫下又能釋放出氫,鎂具有貯氫的作用。MgH2較一般金屬氫化物貯能高,所以鎂可以作為高貯能材料。
7、煙火
由于鋁含量超過30%的鎂鋁合金細粉在燃燒時能發(fā)出極明亮的折光,故鎂的第一個工業(yè)用途就是用在照明器制造方面,如用于制造照相機用的閃光燈等。鎂粉還被用于制作供夜航攝影用的曳光管、各種焰火、高能燃料和燃燒器。
純鎂的力學性能很低,不能直接用作結構材料,但通過形變硬化、晶粒細化、合金化、熱處理、鎂合金與陶瓷相的復合等多種方法或這些方法的綜合運用,會使鎂的力學性能大副改善。在這些方法中鎂的合金化是實際中最基本、最常用和最有效的強化途徑。
鎂合金的用途:
1、鎂合金在運輸系統(tǒng)的應用
(1)航空應用
從20世紀開始,鎂合金就在航空航天領域得到應用。出于鎂合金可以大大改善飛行器的氣體動力學性能并能明顯減輕其結構重量,許多部件用其制作。一般航空用鎂合金主要是板材和擠壓型材,少部分是鑄件。
以稀土金屬為主要合金元素的鑄造鎂合金,可在473~573K長時間使用,非常適合航空應用。我國已開發(fā)出ZM3、ZM4、ZM6、ZM9系列稀土鎂合金,可用于航空航天領域。目前鎂合金在航空的應用領域包括各種民用、軍用飛機的民動機零部件、螺旋槳、齒輪箱、支架結構及火箭、導彈和衛(wèi)星的一些零部件等。隨著鎂合金生產(chǎn)技術的發(fā)展,性能會不斷提高,應用范圍也會不斷擴大。
(2)汽車應用
用鎂合金制造汽車零部件,可以顯著減輕車重,降低油耗,減少尾氣排放量,提高零部件的集成度,提高汽車設計的靈活性等?,F(xiàn)在,全球大氣污染的范圍越來越廣,汽車尾氣排放量占了大氣污染的65%.隨著能源緊缺、環(huán)境污染問題日益突出,全世界的汽車制造廠正面臨降低尾氣排放量和節(jié)約能源的壓力。通常汽車自重每減輕10%,燃油效率可提高5.5%,廢氣排放量相應減少。要使汽車輕量化,有兩條途徑,一是優(yōu)化結構設;二是選用輕量化的材料。鋁合金、塑料(樹脂基復合材料)、鎂合金是目前認為較為理想的三類材料。鎂合金壓鑄在所有壓鑄合金中最輕,是極競爭力的汽車輕量化材料,在汽車的減重和性能改善中的重要作用受到人們的重視,大量的鎂合金零部件被生產(chǎn)出來,以代替塑、鋁合金,甚至鋼制零件。
鎂合金在汽車上的應用可追溯到20世紀30年代,當時大眾汽車公司推出Beetle汽車,其發(fā)動機和傳動系統(tǒng)中鎂合金用量只有18kg。進入90年代,鎂合金在汽車上的應用大幅增加,全球以每年約20%的速度遞增。據(jù)預測,進入21世界后,由于節(jié)能和環(huán)保的壓力,全球用于汽車配件的鎂合金還將以超過15%的速度強勁增長。福特汽車公司AerostarMimi-Vans牌汽車的中座以及后座(僅此每年需100t以上的AM60鎂合金),Ranger型輕型卡車的離合器體和剎車踏板支撐托架,通用公司的汽缸蓋、濾油器殼體等10種零件都是鎂合金制成的。豐田公司及其附屬公司率先使用鎂合金制作了汽車方向盤芯、鍵、制動器殼體、傾倒裝置和其它駕駛桿元件,其中方向盤芯采用的是AM系合金( 一般為AM50或AM60),其它幾個小部件則采用AZ91合金。
目前,鎂合金已被發(fā)達國家廣泛用于汽車儀表板、座椅支架、變速箱殼體、方向操縱系統(tǒng)部件、發(fā)動機罩蓋、車門、框架、發(fā)動機缸體等零部件上。比重比鋁合金輕1/3的鎂合金鑄件在轎車上的應用更呈大幅度提高之勢。近幾年,轎車上鎂鑄件的應用以每年20%的高速增長,AudiA6型轎車,每車鎂鑄件已達14.2kg,今后將增至80kg左右,美國通用和德國皮爾堡生產(chǎn)出了進氣歧管鎂壓鑄件,雷諾公司已生產(chǎn)出鎂車輪鑄件,奧迪公司最早將鎂鑄件用于儀表盤骨架,奔馳公司最早將鎂壓鑄件用于座椅骨架,而方向盤最早采用鎂鑄件的是意大利菲亞特公司。1998年,福特公司的P2000車型所用的車輪鎂壓鑄件重3.1kg,比鋼板沖壓車輪輕5kg左右?,F(xiàn)在福特公司有六個鑄造廠為其供應鎂鑄件,一年約12000t,2004年產(chǎn)量達到45000t。
目前國外一些名牌轎車都積極使用鎂合金,有些外觀覆蓋件也采用了鎂合金,奔馳CLK是世界上第一家裝有鎂合金車門的汽車。
(3)摩托車和自行車應用
我國是摩托車生產(chǎn)、消費和出口大國,隨著城市環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,改變常規(guī)燃油摩托車技術含量低下、結構材料笨重、排放嚴重超標、駕乘安全性差等狀況成了必然趨勢。重慶大學、重慶鎂業(yè)、隆鑫集團合作生產(chǎn)了隆鑫LX150摩托車的曲軸箱等近10個鎂合金壓鑄件,并用試生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件和擠壓鑄造輪轂組裝了一臺隆鑫LX150鎂合金綠色概念車,整車質(zhì)量比鋁合金鑄件車減輕6kg。
自行車是鎂合金合新的應用領域,主要用作自行車車架。鎂合金的優(yōu)勢在于不但輕便、快速、舒適,而且有口可以使管徑變小、管壁變薄、車架更強固。用鎂合金制造的折疊式自行車車架質(zhì)量僅1.4kg。
(4)輪椅應用
康復設施的代表性器械之一是輪椅,市售的輪椅按質(zhì)量可分為標準型和輕量型(鋁合金或鈦合金)三種,所用的材料分別為鋼管、鋁管和鈦管。選用AZ31鎂合金制作輪椅架或除車輪外其余部件基本上都用鎂合金制造,輪椅可減重15%左右,既輕巧又靈活。
(5)船舶應用
鎂合金在造船工業(yè)和海洋工程中主要用于航海儀器、水中兵器、海水電池、潛水服、犧牲陽極、定時裝置等。最普遍應用的是鎂-鋁-鋅合金。
2、鎂合金在通訊電子業(yè)的應用
電子信息行業(yè)由于數(shù)字化技術的發(fā)展,市場對電子及通訊產(chǎn)品的高度集成化、輕薄化、微型化和符合環(huán)保要求越來越高。工程顏料曾作為主要材料,但其強度終究無法與金屬相比。鎂合金具有優(yōu)異的薄壁鑄造性能,其壓鑄件的壁厚可達0.6~1.0mm,并保持一定的強度、剛度和抗撞能力,這非常有利于產(chǎn)品超薄、超輕和微型化的要求,這是工程顏料無法比擬的。在電子信息和儀器儀表行業(yè)的鎂合金制品的單位質(zhì)量和尺寸不如汽車零部件,但它的數(shù)量大、覆蓋面大,其用量也是巨大的。
目前用鎂合金制作零部件的電器產(chǎn)品有照相機、攝影機、數(shù)碼相機、筆記本電腦、移動電話、電視機、等離子顯示器、硬盤驅(qū)動器等。筆記本電腦使用鎂合金作為機殼幾乎是基于鎂合金的全部優(yōu)點為,防震性能提高了電腦部件的可靠運行;抗電磁波干擾和電磁屏蔽性能保證了電腦的信息安全;優(yōu)良的熱傳導性;大大地改善了電腦的散熱問題。而移動電話則是利用了鎂合金防震、抗磨損及可屏蔽電磁波的特殊功能,又能滿足輕、薄、短、小的要求。
在日本, 鎂合金在便攜式電腦、電視機、攝錄器材、移動電話等已有相當廣泛的應用 , 并有取代塑料外殼的趨勢。美國WhiteMetalCasting公司用鎂合金壓鑄生產(chǎn)了外形尺寸為610mm×610mm的計算機外殼。日本松下公司于1997年上市的鎂合金外殼的便攜式電腦CF25和CF-25MarkⅡ, 十分暢銷。我國聯(lián)想和華碩電腦也部分采用了鎂合金外殼。
3、鎂在國防工業(yè)中的應用
鎂合金的其它性能也在各種不同用途用起著十分顯著的作用,如制造飛機中和導彈所需的高溫性能(與塑料和以聚合物為基的合成材料相比較),它還被用于制造飛機和陸地車輛的柜架、壁板、支架、輪轂,以及發(fā)動機的缸體、缸蓋箱和活塞等零件。鎂合金被用于制造一些軍事裝備,例如掩體支架、迫擊炮底座和導彈等。
鎂合金在兵器上得到了大量應用,有關實例如下:①法國AMX-30坦克的CN105F1型105mm線膛炮的身管熱護套采用了鎂合金;②英軍的大口徑120mmBATL6Wombat無后座力反坦克炮采用了鎂合金,大大減輕了重量,加上所配的M80.5in步槍,總重僅308kg;③美軍裝備的M274A1 型軍用吉普車采用了鎂合金車身及橋殼,大大減輕了重量,具有良好的機動性及越野性能;④法國MK50式反坦克槍榴彈部分零件使用了鎂合金材料,其全彈質(zhì)量僅 800g;⑤俄羅斯生產(chǎn)的POSP6×12槍用變焦距觀測鏡采用鎂合金殼體;⑥美國HunterFirearmsInc.用鎂合金制造了M39M1手槍的槍機零件;⑦歐美一些國家已將鎂合金用于便攜式火器支架、單兵用通訊器材殼體。隨著鎂合金研究的深入及材料性能的提高,鎂合金在兵器中的應用會越來越多。
4、鎂和鎂合金的鑄造與加工產(chǎn)品在電化學方面的應用,包括陰極保護、制造電池和光刻等。
鎂犧牲陽鎂犧牲陽極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一被廣泛應用于:家用和工業(yè)用熱水器;各種地下構建物,例如地下電纜、管線、并體、儲槽和塔基等;以及海水冷凝器、船殼、壓載箱和在海洋環(huán)境中使用的鋼樁。
5、鎂還用于制造各種電池,包括干電池和蓄電池(例如海水賦能電池);而且由于其具有良好的蝕刻性能和力學性能并且又耐磨損,故鎂十分適合于制作光刻版。
6、其它方面
制造車輪所需的減震性能,制造電子裝置箱體及夾具和裝具等所需的尺寸穩(wěn)定性,制造工模具所需的機械加工性能,制造行李箱所需的搞硌傷性能,制造紡織機械所需的無印痕特性,水泥行業(yè)所需的耐堿性,制造X光底片盒所需的對熱中子的低阻抗性能等等。因此,鎂還被用于制造各種工業(yè)機械。例如紡織機上經(jīng)線卷軸和電動機端蓋等;在制造貨物裝卸轉(zhuǎn)運設備(例如船塢和集裝箱等)時也使用鎂。