中国镁锂合金简介
一、材料简介
锂(Li)为一种银白色的轻金属;熔点为°C,沸点°C,密度0.53g/cm3,硬度0.6。金属锂可溶于液氨。镁是六方密排晶体,在镁中加入锂形成镁锂合金后,是四方晶体。
镁锂合金(magnesium-lithiumalloy)它是结构金属材料中密度最低者,在镁金属中添加锂元素,一般含锂14-16%,其比重介于1.4-1.6,较一般镁合金的1.8更低,比塑料密度略高,强度~MPa,弹性模量40GPa。阻尼大,是铝合金的十几倍,也就是能吸收冲击能量,减震降噪效果好.在屏蔽电磁干扰方面,镁锂合金也有突出表现。
镁锂合金材料除超轻外,最大特色为可常温塑性加工成型,如轧延、冲压等技术大量生产,也可铸造成型和半固态注塑成型。变形镁锂合金产品形态有箔、板、管、棒、型材等,可薄至0.02mm箔材。
镁锂合金是密度最小的合金材料,密度一般为1.35-1.65(当锂的含量为6.9%时,镁锂合金密度为1.57g/cm3,当锂的含量为13.0%时,镁锂合金的密度为.42g/cm3,当锂含量大于31%后,镁锂合金的密度将小于1g/cm3,此时镁锂合金能够浮于水面上),比普通镁合金轻1/4-1/3,比铝合金轻1/3-1/2,,被称为超轻合金。
镁锂合金具有高的比强度比刚度(从材料刚性来看,若普通钢的刚性为1,则钛的刚性为2.9,铝的刚性为8.19,镁的刚性为18.9,镁锂合金的刚性为22.68)和优良的抗震性能以及抗高能粒子穿透能力,而且其密度远远小于新型航空用材铝锂合金的密度,是航空、航天、兵器工业、核工业、汽车、3C产业、医疗器械等领域最理想并有着巨大发展潜力的结构材料之一。
镁锂合金除了具有一般镁合金的性质之外,其独有的特性可以归结为以下几点:
(l)由于锂是最轻的金属元素(密度仅为0.53g/cm3),因此镁锂合金比一般镁合金的密度要轻得多(密度通常小于1.6g/cm3);
(2)在镁锂二元合金中,当Li%5.7wt.%时,合金为单相a组织(Li在Mg中的固溶体);当Li%l0.3wt.%时,合金为单相β组织(Mg在Li中的固溶体);当5.7wt.%Li%l0.3wt.%时,合金为双相a+β组织;
(3)在一般镁合金中,由于镁具有密排六方晶格,因此镁合金的变形能力均较差。而在镁锂合金中,a相具有密排六方结构,β相具有体心立方结构。相对于密排六方晶格,体心立方晶格具有较多的滑移系,因此,在镁锂合金中,由于锂元素的引入将提高合金的变形加工能力。
二、发展历史:
镁锂合金早在年代,美国NASA即开发应用于航天工业零件上,然因锂价昂且耐蚀性,使Mg-Li合金发展停滞。近几年来,因熔炼与表面处理技术精进,大批量使用,使Mg-Li合金再受瞩目。
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在美国、日本、德国、俄罗斯等国都有商业镁锂合金系,而在中国则没有相应的合金系。我国对Mg-Li合金的研究还处于发展阶段,尚未有成熟的镁锂合金体系。
三、牌号及性能对比
外国牌号有LA(Mg85-Li14-Al1)、LA91、LZ91、LAZ(Mg85-Li9-A3-Zn3)、LAZ(Mg85-Li9-A3-Zn1)、MA18、MA21,分别是美国、俄罗斯的。
中国国标的牌号有LAZ、LAM、LA43M。
基于国jia安全、企业产权、信息保mi等因素,高校研究、jun工航tian及民用应当使用国产牌号的材料,被制裁成功的中国公司往往使用了外国的技术、材料,现举步维艰,进退两难。
四、加工:镁锂合金因为添加了锂元素,塑性增强,可加工性高于普通镁合金,可以铝合金媲美,CNC、冲压、铸造、挤压等工艺均可。
五、表面处理:
1.微弧氧化+化学转化膜(喷漆)
2.电镀化学镀(镀镍使用最多)
3.阳极氧化(适用于对表面处理要求不高的零件)
六、应用实例:
卫星结构件、预埋件、控制箱壳体等等。
现在已有多颗在轨的包括气象、通讯、高分等型号卫星使用,最长时间在轨超过4年以上。
深空探测。涉及月球、火星等bao密项目。其它*fang轻量化项目也有使用。
3C、智能穿戴、声学领域等均有镁锂合金产品上市。
结语:
镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料,具有良好的导热、导电、延展性,在航空航天、国防*工等领域有着广泛的应用。随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高,镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。
*音响振膜(高阻尼系数~0.01,顶级音响必备材料);
*航天零件和特殊*工材料(遥控飞机上下侧板、导D、卫星等);
*运动器材(自行车、羽球拍);
*高端3C产品结构件(笔记本外壳、平板电脑外壳、PDA、GPS、DV、DC等)。
目前只有国内几家企业和高校可以试验、生产镁锂合金,期待研究单位在加工技术和表面处理的瓶颈上有大的突破,更好地服务于国防民生!