Магний қорытпалары: қолданылуы, жіктелуі және қасиеттері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Магний қорытпаларының бірқатар бірегей физикалық және химиялық қасиеттері бар, олардың негізгілері төмен тығыздық пен жоғары беріктік болып табылады. Магний қосылған материалдардағы осы қасиеттердің үйлесімі жоғары беріктік сипаттамалары мен салмағы аз бұйымдар мен құрылымдарды шығаруға мүмкіндік береді.

Магний сипаттамалары

Магнийдің өнеркәсіптік өндірісі мен қолданылуы салыстырмалы түрде жақында басталды - шамамен 100 жыл бұрын. Бұл металдың массасы төмен, өйткені оның тығыздығы салыстырмалы түрде төмен (1,74 г/смᶟ), ауаға, сілтілерге, құрамында фтор және минералды майлар бар газ тәрізді ортаға жақсы төзімді.

Оның балқу температурасы 650 градус. Ол ауада өздігінен жануға дейінгі жоғары химиялық белсенділікпен сипатталады. Таза магнийдің созылу беріктігі 190 МПа, серпімділік модулі 4500 МПа, салыстырмалы ұзаруы 18%. Металл жоғары демпферлік қабілетке ие (серпімді тербелістерді тиімді сіңіреді), бұл оны қамтамасыз етедітамаша соққыға төзімділік және резонанстық құбылыстарға сезімталдықты төмендету.

Бұл элементтің басқа ерекшеліктеріне жақсы жылу өткізгіштік, жылу нейтрондарын сіңіру және ядролық отынмен әрекеттесу қабілетінің төмендігі жатады. Осы қасиеттердің үйлесімі арқасында магний ядролық реакторлардың жоғары температуралы элементтерінің герметикалық жабық қабықшаларын жасау үшін тамаша материал болып табылады.

Магний әртүрлі металдармен жақсы қорытпалар және күшті тотықсыздандырғыштардың бірі болып табылады, онсыз металлотермиялық процесс мүмкін емес.

Таза түрінде ол негізінен алюминий, титан және кейбір басқа химиялық элементтер бар қорытпаларда легирленген қоспа ретінде қолданылады. Қара металлургияда магний болат пен шойынды терең күкіртсіздендіру үшін қолданылады, ал соңғысының қасиеттері графитті сфероидизациялау арқылы жақсарады.

Магний және легирленген қоспалар

Магний негізіндегі қорытпаларда қолданылатын ең көп таралған легирлеуші қоспаларға алюминий, марганец және мырыш сияқты элементтер жатады. Алюминий арқылы құрылым жақсарады, материалдың өтімділігі мен беріктігі артады. Мырышты енгізу сонымен қатар түйіршік мөлшері кішірек күштірек қорытпаларды алуға мүмкіндік береді. Марганец немесе цирконий көмегімен магний қорытпаларының коррозияға төзімділігі артады.

Мырыш пен цирконийді қосу металл қоспаларының жоғары беріктігі мен иілгіштігін қамтамасыз етеді. Және белгілі бір сирек жердің болуынеодим, церий, иттрий және т.б. сияқты элементтер ыстыққа төзімділікті айтарлықтай арттыруға және магний қорытпаларының механикалық қасиеттерін барынша арттыруға ықпал етеді.

Тығыздығы 1,3-1,6 г/мᶟ болатын өте жеңіл материалдарды жасау үшін қорытпаларға литий енгізіледі. Бұл қоспа алюминий металл қоспаларымен салыстырғанда олардың салмағын екі есе азайтуға мүмкіндік береді. Бұл ретте олардың пластикалық, өтімділік, икемділік және өңдеу көрсеткіштері жоғарырақ деңгейге жетеді.

Магний қорытпаларының классификациясы

Магний қорытпалары бірқатар критерийлер бойынша жіктеледі. Бұл:

• өңдеу әдісіне сәйкес - құюға арналған және деформацияланатын;
• термиялық өңдеуге сезімталдық дәрежесі бойынша - шыңдалмаған және термиялық өңдеумен шыңдалғанға;
• қасиеттері мен қолданылуы бойынша - ыстыққа төзімді, жоғары берік және жалпы мақсаттағы қорытпалар үшін;
• легирлеу жүйесі бойынша - қатаймайтын және термиялық қатайтылатын соғылған магний қорытпаларының бірнеше топтары бар.

Құйма қорытпалары

Бұл топқа пішінді құю арқылы әртүрлі бөлшектер мен элементтерді өндіруге арналған магний қосылған қорытпалар жатады. Олардың әртүрлі механикалық қасиеттері бар, соған байланысты олар үш сыныпқа бөлінеді:

• орташа күш;
• жоғары беріктік;
• ыстыққа төзімді.

Химиялық құрамы бойынша қорытпалар да үш топқа бөлінеді:

• алюминий + магний + мырыш;
• магний + мырыш + цирконий;
• магний + сирек жерэлементтер + цирконий.

Қорытпалардың құйма қасиеттері

Осы үш топтың өнімдерінің ішіндегі ең жақсы құю қасиеттері алюминий-магний қорытпаларына ие. Олар беріктігі жоғары материалдар класына жатады (220 МПа дейін), сондықтан олар механикалық және термиялық жүктемелерде жұмыс істейтін ұшақтар, автомобильдер және басқа жабдықтар үшін қозғалтқыш бөлшектерін жасау үшін ең жақсы нұсқа болып табылады.

Беріктік сипаттамаларын арттыру үшін алюминий-магний қорытпалары басқа элементтермен де легірленген. Бірақ темір мен мыс қоспаларының болуы қалаусыз, өйткені бұл элементтер қорытпалардың дәнекерлеу қабілетіне және коррозияға төзімділігіне теріс әсер етеді.

Құйма магний қорытпалары әртүрлі типтегі балқыту пештерінде дайындалады: ревербациялық пештер, газбен, маймен немесе электрмен жылытылатын тигельді пештерде немесе тигельді индукциялық пештерде.

Арнайы флюстер мен қоспалар балқыту және құю кезінде жануды болдырмау үшін қолданылады. Құймалар құмға, гипске және қабықшаға құю арқылы, қысыммен және инвестициялық үлгілерді қолдану арқылы өндіріледі.

Соғылған қорытпалар

Құйма қорытпаларымен салыстырғанда, соғылған магний қорытпалары берік, иілгіш және берік. Оларды илемдеу, престеу және штамптау арқылы дайындамалар жасау үшін қолданылады. Өнімдерді термиялық өңдеу ретінде 350-410 градус температурада қатайту, содан кейін қартаюсыз ерікті салқындату қолданылады.

Қызған кездемұндай материалдардың пластикалық қасиеттері артады, сондықтан магний қорытпаларын өңдеу қысымның көмегімен және жоғары температурада жүзеге асырылады. Штамптау пресстерде 280-480 градуста жабық матрицалар арқылы орындалады. Суық илектеуде жиі аралық қайта кристалдану жасытулары жүзеге асырылады.

Магний қорытпаларын дәнекерлеу кезінде бұйым тігісінің беріктігі дәнекерлеу жүргізілген сегменттерде мұндай материалдардың қызып кетуге сезімталдығына байланысты төмендеуі мүмкін.

Магний қорытпаларының қолдану өрістері

Қорытпаларды құю, деформациялау және термиялық өңдеу арқылы әр түрлі жартылай фабрикаттар – құймалар, плиталар, профильдер, қаңылтырлар, соғылмалар және т.б. Бұл дайындамалар қазіргі заманғы техникалық құрылғылардың элементтері мен бөліктерін өндіру үшін қолданылады, мұнда олардың беріктік сипаттамаларын сақтай отырып, конструкциялардың салмақтық тиімділігі (төмендетілген салмақ) басым рөл атқарады. Алюминиймен салыстырғанда магний 1,5 есе, ал болаттан 4,5 есе жеңіл.

Қазіргі уақытта магний қорытпаларын пайдалану аэроғарыштық, автомобиль жасау, әскери және басқа салаларда кеңінен қолданылады, мұнда олардың жоғары құны (кейбір сорттар айтарлықтай қымбат легирлеуші элементтерден тұрады) экономикалық тұрғыдан негізделеді. экстремалды жағдайларда, соның ішінде жоғары температураға ұшыраған кезде тиімді жұмыс істей алатын берік, жылдамырақ, қуатты және қауіпсіз жабдықты жасау мүмкіндігі.

Өздерінің жоғары электрлік потенциалына байланысты бұл қорытпалар автомобиль бөлшектері, жер асты құрылыстары, мұнай платформалары, теңіз кемелері және т.б. сияқты болат конструкцияларды болатын коррозия процестерінен электрохимиялық қорғауды қамтамасыз ететін қорғағыштарды жасау үшін оңтайлы материал болып табылады. ылғалдың, тұщы және теңіз суының әсерінен.

Магний қосылған қорытпалар әртүрлі радиотехникалық жүйелерде де қолданылған, мұнда олар электр сигналдарын кешіктіру үшін ультрадыбыстық желілерге дыбыс өткізгіштер жасау үшін пайдаланылады.

Қорытынды

Заманауи өнеркәсіп материалдарға олардың беріктігі, тозуға төзімділігі, коррозияға төзімділігі және өндіруге қабілеттілігі бойынша бұрынғыдан да жоғары талаптар қояды. Магний қорытпаларын пайдалану ең перспективалы бағыттардың бірі болып табылады, сондықтан магнийдің жаңа қасиеттерін және оны қолдану мүмкіндіктерін іздеуге байланысты зерттеулер тоқтамайды.

Қазіргі уақытта әртүрлі бөлшектер мен құрылымдарды жасауда магний негізіндегі қорытпаларды қолдану олардың салмағын 30% дерлік азайтуға және созылу беріктігін 300 МПа дейін арттыруға мүмкіндік береді, бірақ ғалымдардың пікірінше, бұл бұл бірегей металдың шегінен алыс.