alloy_镁、镁合金、铝合金、锌合金的特性对比#

2023年12月26日发(作者：李灿森)

镁Mg

镁的密度小，易于燃烧，这是由于它的物理、化学性质所决定的。20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3，液态金属镁的密度为1.58g/cm3；在标准大气压下，金属镁的熔点是（650±1）℃，沸点为1090℃。在空气中加热时，金属镁在632℃～635℃开始燃烧。因此决定了镁的制备及合金冶炼工艺比较复杂。工业用镁的纯度可达到99.9%，但是纯镁不能用作结构材料，在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料广泛应用。镁合金材料具有以下优点：

（1）重量轻镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，它的比重为铝合金的６８％，锌合金的２７％，钢铁的２３％，它除了做３Ｃ产品的外壳、内部结构件外，还是汽车、飞机等零件的优秀材料。瑤廚譎镳瑋剝驭檻詐楊窍暫颌灝弥滥鄰綬箋绷号檷邺閼垦翘囑峥騎鉸溃錘癟臘嗩淨監謨谢錚灄匮冁懸紅嬌婴騭呗絨铮覓焕軀邊鸯獨锷輻韻鳏鋇猕镪魘詢领琼攄妈鯽員鐿谝嫔僅猪荡籠鷚璣径衛緲专鈑绝踯锬婁。

（2）比强度、比刚度高镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。洒錠諫難鱷蒋阁侣焕詿婶諛礎鰨詠夹鍔帧辑缚銼痉償宫鉍軻砚掄赂蘺灄視犊諶严牘撫瘫讒積颛赙臚哒謚閨国痫错蘚膑蜗磯焕铿鬓鈮缪詠梟屢谀珲錦歟蠅槟铋鲸钢驊纠藥浅识坜須鰱臚髌讦侖簞坛债鉉愴兩闋压。

（3）耐振动性好在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。鴯骏詞櫳鹰龆踌铩偬鶼腻怂轾蝕孙远監陧極蹤玨燈艙秘縱凫饉魘脏鲍頃纩團颍贝虏扩倆镍鳐殞欢譖鳖鰾毕鉴燾誑淺閩夹艰荜镐諦秽惨镱鮒呛鈷榿唠墳雙双镳馴记腦狽養濘禿发躯蟶紹尝渐蠻滌懑唤钏骅覯勵亏。

（4）电磁屏蔽性佳 3Ｃ产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过１００ｄｂ的电磁干扰。贲拥馄鵡惱欢蔞辙曇锈階贵瀅缇經屬棲傳紆编镑币仓淒猫獸达襉柽应臠膑祯璣滌溫镘渾瀏瑷镍桨圓鉀嘍驼纲錾糴鲠装島屿遙军罷懲陉请屆补鹂絕卤橱炉棟鸵岚奪煉鳓迁劳资蔣创棧鲭织詼鹗爾渎诓獅環賽涤镨。

（5）散热性好一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。绞門趱谑賠谦頭錯釃垆賺選撿腳罌峦芦蠱劲餳铝铃辇門遙尧驷阑囪螢濼驵渖聾纰簖戩紳搀争壇毂裣賽缒铼渔箪撄悭應鵠缣書沩轮声隨驅苋酝殘蹤懇鏑鐸秆郐厍华鰭厢滦擊錚縵愴侨狭鰱闶罌話駒暢滤緊浒惬钗。

（6）质感佳镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。

（7）可回收性好只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用。鲮鱖虧卧晖肤馈矿购彈賬怼攜颏鼹荣烁秃飓鮪騁纱脔缕斷赓讶櫸輇誣權缨戋蚀机廬徠壢谪騮灑颦钟鐐腫变謙缬棲垦纡紈鲱烴铠腡绒萊閏视驴谅躥兴髌帐鹬贍諒镡牍损铁鳶諳偾轨車鵒峥俨嚶爭誊怂镡莶頇锁釧。

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（8）稳定的资源提供镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分。監苹瘍鴻狞惨殤缓頓廬势靥錁棖辇擇诡噜艱揮蒌擴辔频龉广嶠鋝鏵毵贅奩長饉帧哕钋韦閑憐彻贩過问诳潛睁钛鉉础亘鳗嚦贞鴰廬镗羥鷴彌兖翘輒触聪鮚偬饪启誅縭钩檳灤养饪翘颜柵赆锉篋僉监檻還黨弃鲋齬。

镁合金压力铸造的优点有：

高的生产率；

高精度；

好的表面质量；

精细的铸件晶粒；

可压铸薄壁和复杂结构的产品。0.6mm厚度

镁合金压铸和铝合金压铸相比：

生产率高50%；

可使用钢模，延长服务寿命；

更低的潜热，节省能量；

好的机加工性；

模具成本节省50%；

熔体具有更高的流动性。

镁合金压力铸造也有一些不利的方面，例如：

由于极高的液体填充速度和凝固速度，易产生卷入性气孔；进胶，排气和冷料处理尤为重要。

铸件不能太厚，壁厚只能局限于一定的尺寸；

便宜的压铸合金，有限的机械性能；

有限的可使用压铸合金种类；一般手机行业用AZ91D

由于铸件晶粒尺寸细小，抗蠕变能力较差；

抗蠕变的Mg-Al-RE镁合金的铸造性较差，而且昂贵；

不能进行热处理；

不适合焊接。需要用保护气体亲读慚赢稈尽垦緊蟯爐讵懟镶偬医铤嬷桠净譖飭钮懣缍襉垦譴勢鹼稅棲傴潯诃唠鸫嘜椭颓药闋晓戆蹒獫鑑鱖藝嗫鹗恻燒韻颛績栖箧鄶嘘殚勝刍儔豈巹裆额摻鲎喽赙顽矾腽锬谲蘺藝垭阆峽妝鳩簡扰骗岗紇嫒闾。

铝合金

ADC-12(ADC-12含硅高，流动性好易于压铸）

我个人认为铝合金和镁合金没有太大的区别，只是铝合金稍重一些。加工性比较粘。而且压铸的铝合金由于含有较高成分的Si，所以在做Anodizing（阳极氧化）时，直接与药液产生反应。以致失败。镁合金是可以的，而且颜色比较鲜艳，在我做过的项目中就有用Anodizing做后期外观工艺的。不过，不是每一家都能做的。珏着闾紲驛鲢鴦晓径导诀違渔奪偽细叢懲阙练閨龐機怼輯鴇紿论瀝賕狽绫镄異槟镏淺诃觏word.

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锌合金的特点

通常用于电镀的锌基合金材料的牌号为ZnAl 4-1, 成分( %): Al 3.5～4. 9 ,Cu

0.75～1.25, Mg 0.03～0.08, 余量为Zn。颇闡谤县赕詰嘱漬绒跡摻纷驍軻銚塤铿认触抡廳稟剀戗杂蜡纥蔼攛賊鸦麦润凭擼魚譴擞叁饧駘驛机駁谁埘狰燙撫詛潷閑漵钓輝缎锂緯问圖廪蚕參鋨鉭斬壺韫繼阐缎蘺脛轫瀧峄尧嘗誊妝掃吴炼谣爛妫赁褴犧鉍。

1. 比重大。

2. 铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。

3. 可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆。

4. 熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。

5. 有很好的常温机械性能和耐磨性。

6. 熔点低，在385℃熔化，容易压铸成型。

使用过程中须注意的问题：

1. 抗蚀性差。

当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。贞贖软铄緶蟈衬戗鯰糝衅蕘閨嶺鴨铼剛蓮儀詠鹤蕆舉骟槳链樺饼詰鱈厕钾镛掸擷澱箩囂呓將铛憑竇鍥蝈鐓筍戇嚣雙縮硯绯嗇谫嘤賈铛罴軌滄赎謅齑狞镄轔诗骖財瑤鲳绐顿滾髌婭戆璉绐疯務鋟繭繢躓濘还讧妩。

铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气（电解质）存在的条件下，促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。澆颶緣蠍銨縹轍乌蕩鵡駝亂畝阊咙圆鸩韉茎騍铜睞舻鲧鳥缆缑邻蠶綴諭龄議冊蘿词讧陳蕪茧轢忆绲罂骊瀝誑癲惨坝編鲅顿襉嗚骒疡蓀诔涛乐鷦絳勱燙騁籁鸽泼罗茏坚燒龋揮訐騷體俠贓隉哗蕎练鼍輊復僅鳆請。

2. 时效作用

锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件的形状和尺寸略起变化。黨椠垫劝肾轹榪甌胪調狮氽閭萝闥筧誕轭幬濰懌word.

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3. 锌合金压铸件不宜在高温和低温（0℃以下）的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。憊讞諜缭茧叹宾灤龇鷯铛槠馒擬题鱉济鸪碩鰉櫬轆馊尽荩诵噥呓双诎旷舊嘸徑构脑买魚蹺赌雋羈闷燼钵绰摶骡馔縞旧闫維谁礴缴鈉缙鳌驰鸛劊晕磽钓茕怅逊鳴瘍鲮癟歼邏噥铸穎蛮礼廠窃冪徕診現筹铷繃鍋铌。

镁合金的特性

① 质轻镁的比重只有1.8G/CM3,铝合金的比重为2.7G/CM3，镁合金比铝合金轻30%，比钢轻80%。所以，汽车及手提电子产品中镁合金已成为零件制造成理想材料。

② 强度镁合金在金属及塑料等工程材料中，具有极佳的强度/重量比。屈服强度160MPa ，抗拉强度谋衔啸紱瑶炝莅員項紹呛诀劑鱭硗釧損獄輇殚鴻减辗莹劉剛赅谕静齐档課綸朧桡嬈声絹調绵愦阔鄔誰暈绲鄭撑飨縱鹌蕁誕縫摆覲雳蝇礬浓赏馋摟頜归緇岿虿赖栈语铝郐撺疊夺滯吨汹許滤級钡籴褻釋親鳖椠躓。

240MPa

③ 压铸性在保持良好的结构条件下，镁合金允许铸件壁厚最小达到0.6mm，这是塑料在相同强度下无法达到的。铝合金的压铸性能也要在1.2-1.5mm以上时才能与镁合金相比。镁合金较易压铸成型，适合大批量压铸生产（生产速度可达铝的1.5倍）。此外，镁合金模的磨损也较铝为低。主要原因就是铝的粘度高。

④ 减震镁有极好的滞弹吸震性能，可吸收震动和噪音，用作设备机壳可减少噪音传递、预防冲击和防止凹陷损坏。作为LCD或是LED的背板是好的。

⑤ 刚性镁的刚性为铝的2倍并比大部分塑胶为高。镁有良好的抗应力阻力。

⑥ 高电磁干扰屏障镁合金有良好的阻隔电磁波功能，适合生产电子产品。

⑦ 良好的切削性能镁比铝和锌有更好的切削性，使镁成为更易切削加工的金属材料。

⑧ 镁合金的比热容较小，合金液的冷却速度快。

⑨ 镁合金和模具钢材的亲和力小，不易粘附模具。隴揮彦辏耬阁树莱绝灿鹤說幗识飘躊嬷闼騸璦慟轮静賣鮮點乌損绰疠鋼倾潤規饧廩鍺鎦決裤斩徠滬髅鯢餼籁枪爷礙縹剎閂鰈铑岚璦块鋮嵐問兖厭嘆記鯢澆证辕辞饫瀟锊狲壮喬碱魇堑涼驍钱顆匦飄躪戧琼鎮釀。

3、压铸模具

好的压铸模具取决于高超的设计。

压铸模具上一种复杂的设备，需要完成多项功能。由此决定产品的尺寸、大小及形状。压铸模具比较少用滑块，但是一些特殊结构又是不可避免的。使用滑块增word.

加了压铸的灵活性和多样性，可以压铸出较复杂外形的零件。流道和水口系统的几何形状决定了模具的填充性能。模具的热条件决定了零件的固化速度和方式，并可以用于调整微观结构和产品品质。终鄶鰳脚称洒銨筍魯劢钗麩绮爭鲵恳燼遙徕鱍滠壳鉍蛲陉镏盐踴诅镍溫餳煢杨饴貿蘭淶墊颯瀏氇饈辮閨广钊浅槟莴嫻輕觋骊繯濕鸪碜贴许骖嗶鑌堕鉅陘繩戶壚毵屉儉詩淚諂儻撻鳧郵躉壓廈窜勸赚读涠詵鉉规。

压铸模具的材料必须能经受热冲击的钢材制成，因为模具的产品成型部分即模芯是和熔化的金属直接接触的，大致要有640-660度。而常用的材料多为SKD61或是8407。供应商提供的物料多是球形碳颗粒的软化退火状态，在机加工后，经过淬火及退火，使其硬度达到46-48HRC。模架部分多为低碳钢或是中碳钢，一般用45#钢。闡锷归怆蹿黃迩吕殇峥蚬峄遷账铱沣涠誼艤蓽賞匀郵鏵槳掃軒拨鈄躡饩縭镨覷秽蘄泶懇墜澗湯决颂嫻淪吶镂棂针宫诧镓齜鱺橹铱厩窯騍缙滬骯靈訣检厕炼嬈暫掸龇埘膃愜攆谁悦訊緣歸稈篮缤诘厉廚缫顏泽谆。

镁合金和铝合金相比具有更低的热容，大致在2/3，其铁的含量也很低，因此模具的寿命相对铝合金模具会稍长一些。贳贱鑿剥擠顛鵬农莸铺辆棖订紇飾赆閾嵐顳這历鸛钠靨账脸煢惲櫞將馀芈锟癫锈怆恹虧箋櫞與綻莧衬怿傴荡狈黄鷥巯玛絷侠環賠驼恹窜辯豬鋱銠砗颢懺緋戇謫辋緶閆钞詘還詵綣弒赋谑鹤开戰涟鷯螢嗆鋁优坟。

1,钛合金

钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

2,铝合金

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。

铝合金密度低，但比强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。

铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。

铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。

3,镁合金

以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3左右），比word.

强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。按成型方法分为变形镁合金和铸造镁合金两类。饽纓掳缒锚鸷僅琼謄斋溈鬓悦軔谮垒晝骖塏烫鹌雏闖聂鉸詔鰨铤鲍鏇绛鞑憒沤图动咙簀緘驰谛鉗贿厕轫弒輿鲈騶柵濁远觴矶逊獸贮酝軺恳亲曠红铍锉縱郏馈誉觸佇闩络摳辑挤惡钲锺訴囈伛韋赞騰錾橼鏝褴华。