Магний и его сплавы. Структура и свойства технического магния. Магниевые сплавы. Некоторые новые (нестандартные) магниевые сплавы

МАГНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

§ 1. СТРУКТУРА И  СВОЙСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО МАГНИЯ

Магний среди других промышленных металлов выделяется малым удельным весом (1,73 г/см³), хорошей способностью воспринимать ударные нагрузки и отличной обрабатываемостью резанием.

Недостатками магния и его сплавов являются пониженная коррозионная стойкость и способность  к возгоранию.  Без специальных мер защиты от коррозии магний и его сплавы   обычно не применяются.

   Основные физико-химические константы чистого магния приведены в табл. 1   (см. приложения).

   Литой магний характеризуется крупнокристалличным строе­нием.

При рассмотрении микроструктуры литого магния (рис. 123 атласа) по границам и внутри зерен видны включения различных примесей.

   Для выявления микроструктуры магния, а также в дальнейшем и магниевых сплавов применялся 3—4%-ный раствор азот­ной кислоты в спирте. Составы других травителей, применяемых для магния и его сплавов, указаны в табл. 3 (см. приложение III).

Наиболее часто встречающимися примесями в магнии яв­ляются: алюминий, железо, кремний, натрий, калий, медь и  никель.

  Алюминий как примесь входит в твердый раствор и не оказывает заметного влияния на структуру и свойства магния (рис.   102).

Железо, натрий, калий нерастворимы в твердом маг­нии и могут быть обнаружены в виде отдельных темных включений по границам зерен (рис. 124 атласа).

Кремний образует с магнием химическое соединение Mg₂Si, которое, подобно включениям железа, располагается так­же по границам зерен в виде тонких сетчатых или иглообразных кристаллов.

Медь и никель также не растворимы в твердом магнии и образуют с ним химические соединения, выделения которых зале­гают по границам зерен.

Железо, медь и никель являются наиболее вредными при­месями в магнии, так как сильно ухудшают его коррозионную стойкость.

Литой магний имеет невысокие механические свойства: σb = 11—12 кг/мм², σ_s=2—3 кг/мм², δ = 6—8%, ψ= 9—10% и H_B=30 кг/мм²

Некоторые металлы в виде небольших присадок специаль­но вводятся в магиий для придания ему особых свойств. К чис­лу таких добавок относятся бериллий,   цирконий, кальций и др.

Бериллий в количестве 0,005—0,02% способствует уменьше­нию окисляемости магния в процессе плавки и литья.

Цирконий сильно измельчает зерно литого магния и способ­ствует повышению его механических и  коррозионных свойств

Рис. 102. Диаграмма состояния Мg-Al

Так, например, при введении 0,6—0,8% Zr прочность литого магния повышается в 1,5 раза, удлинение — более чем в 2 раза.

Магний, как и другие металлы с гексагональной решеткой, имеет низкую пластичность при обьгчной температуре.

С повышением температуры растёт пластичность магния (осо­бенно в интервале 350—450°). Последнее широко используется на практике, при обработке давлением магния и его сплавов Основные процессы обработки магния проводят в_горячем со­стоянии в интервале указанных температур.       Как уже отмечалось, магний мало устойчив в коррозионном отношении. В электрохимическом ряде напряжений он занимает одно из последних мест. Магний устойчив в растворах фтороводородной кислоты, в едких щелочах, керосине, бензине и ми­неральных маслах. Почти все остальные водные растворы кислот и солей сильно действуют на магний и быстро его разрушают. Чистый магний ввиду недостаточной его механической проч-ности находит ограниченное применение для пиротехнических це­лей, в химической промышленности, в качестве раскислителя и восстановителя в металлургии черных и цветных металлов. Основная масса магния используется для производства сплавов на его основе, а также в качестве добавок во многие другие про­мышленные  сплавы.

§ 2. МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

   Магниевые сплавы в качестве конструкционных материалов за последние годы находят все более широкое применение. Малый удельный вес (до 1,8 г/см³) и относительно хорошие механиче­ские свойства (σb = 20—36 кг/мм², δ = 6—20%) позволяют использовать магниевые сплавы в различных областях техники. Способность магниевых сплавов воспринимать ударные нагрузки делает их хорошими материалами для деталей, подвер­женных сильным толчкам (колеса самолетов, орудий, автома­шин и т. д.).

Значительно возрос удельный вес магниевых сплавов в при­боростроении, автомобилестроении, в авиационной промышлен­ности, а также и в жилищном строительстве.

Применяемые в технике магниевые сплавы, в зависимости от их назначения, можно разделить на две основные группы:

а) литейные сплавы, предназначаемые для изготовления различных литых деталей;

  б) обрабатываемые сплавы — для производства полуфабри­катов (листов, труб, профилей, поковок и т. д.) методом горячей и холодной механической обработки.

    Ниже рассматривается структура и свойства промышленных литейных и деформируемых магниевых сплавов.

                                 1. Литейные сплавы

    Большинство применяемых в    промышленности    магниевых литейных  сплавов образуется добавлением к магнию алюминия, цинка, марганца и кремния. Некоторое применение за последнее время  находят    также двойные    сплавы    Mg-Ce, Mg-Zr,-KMg-Th   и   тройные   сплавы   Mg-Mn-Ce,   Mg-Zn-Ce,   Mg-Mn-Th,Mg-Zn-Th и др. Состав наиболее распространенных промышлен­ных литейных магниевых сплавов и их физико-механические свойства даны в табл. 32—34.