镁合金的优势（精选3篇）
镁合金的优势 篇1
以Chevrolet Tahoe和GMC Yukon两种车型的开发为例, 在混合动力汽车开发过程中, 由于增加了质量可观的混合动力部件, 需要对其他部件进行改进, 以减轻质量, 保持其已取得的高燃料效率的成果。这两种车型都采用了铝合金发动机罩、尾板、传动轴和保险杠结构等, 使之与匹配汽油机的标准车型相比, 质量减轻181.4 kg, 增加混合动力部件之后与标准车型质量相当, 混合动力的效果得到了最大程度的体现。
一直以来, 质量都是与燃油效率和环境排放相关的最重要因素之一, 减轻质量也是永恒的能源节约策略, 应用质量轻、高强度的铝合金就成为最有效的解决方案。应用铝合金, 其环保优势有以下几个方面:
(1) 汽车选用铝合金替代黑色金属材料, 可降低温室气体排放达20%;
(2) 自1990年以来, 铝合金应用量的增加, 节省燃油消耗844亿升;
(3) 铝合金可实现完全回收, 并且再生能源消耗只占初次制造能源消耗的5%;
(4) 以铝代钢, 质量每减轻10%, 燃油消耗可降低6%～8%, 同时也减少温室气体排放;
(5) 每千克铝合金可替代2 kg的铁或钢, 整个汽车典型生命周期内可净减少20磅的CO2排放;
(6) 与初生铝合金产品相比, 回收再生铝合金可降低接近95%的温室气体排放;
(7) 应用铝合金, 通过节省燃油消耗, 可降低整个汽车使用周期的CO2和其他排放 (即使将生产铝所排放的CO2也考虑在内) ;
(8) 在世界范围内, 目前废旧铝合金的回收技术已相当成熟。
镁合金的优势 篇2
变形镁合金的发展现状
摘要：本文介绍了变形镁合金的发展现状，介绍了变形镁合金的主要成型方式，包括镁合金高压扭转、多向锻造、轧制等、等通道转角挤压和连续挤压等剧烈塑性变形方式1, 2。分析了大塑性变形的原理，介绍了大塑性变形方式对变形镁合金晶粒细化和织构控制的影响。通过对现有镁合金大塑性变形研究结果的总结与归纳,得出了镁合金大塑性变形技术未广泛应用的原因所在,并指出开发生产效率高、成本低、工艺简单的一道次成型即可显著细化晶粒和控制织构的新型大塑性变形技术将会是未来变形镁合金领域中的研究重点3。同时介绍了镁合金大塑性变形挤压成形的几种方法，分析了这些方法的特点，并对镁合金大塑性变形挤压技术的前景进行了展望。关键词：镁合金；大塑性变形；连续挤压
0 绪论
镁及其合金是实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定和易回收等优点，成为航空、航天、汽车、计算机、电子、通信和家电等行业的重要新型料。镁合金的开发和应用存在着巨大的空间和潜力，正如著名材料专家Cahn所指出的，“在材料领域中还没有任何材料像镁那样存在潜力与现实如此大的颠倒4。”目前，压铸是镁合金成形的主要方式；但是压铸件力学性能较差，并且容易产生微小的气孔，因此阻碍了镁合金产品的进一步发展。变形镁合金因其良好的综合力学性能而受到了重视5。
1各种镁合金成型技术
1.1 高压扭转技术
高压扭转工艺通过压杆向放置在固定不动模具中的盘状材料施加很高的压力，同时压杆作旋转运动，从而实现扭转剪切变形。试样一般为圆盘状，尺寸较小，直径一般为10-20mm，厚度为0.2-1.5mm。在高压扭转过程中，盘状试样可以在高达几个Gpa的压力下发生扭转变形，而试样的尺寸不发生变化，因此在试样的外侧可以引入很大的剪切应变。由于材料的剪切应变是通过压杆的旋转来引入，因此剪切应变量的大小与材料所处位置的半径有关。通过高压扭转制备的材料存在从中心向外侧组织不均匀的现象。
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与其他大塑性变形加工工艺相比，高压扭转作为一种可连续的加工变形工艺，在理论上可以通过调节扭转圈数的变化在试样内部无限量地累积大量剪切应变，使材料晶粒尺寸均匀细化至亚微米级甚至纳米级，从而获得超细晶结构材料。目前，国内外针对高压扭转工艺的研究主要集中在结构材料的应用上，通过高压扭转加工以显著细化晶粒，从而达到提高结构材料强韧性的目的6。1.2多项锻造技术
多向锻造技术是几种有代表性的强塑性变形方法之一，与其他方法（如等径角挤压和高压扭转）相比，多向锻造技术使用现有的工业装备即可实现大块致密材料的制备，可以大幅度提高材料性能，且工艺简单，成本低，因此有望直接应用于工业化生产。多向锻造技术是一种自由锻工艺。形变过程中材料随着外加载荷轴的变化而不断地被压缩和拉长，通过反复变形以达到细化合金晶粒、改善材料性能的效果。
多向压缩是在多向锻造技术的基础上去掉拔长工序，在操作上采用固定比例的方形试样，每道次压缩30%~45%，淬水，然后将变形试样机加工成原比例的试样，再沿第二轴进行压缩，反复压缩变形以达到细化晶粒效果。多向压缩可以精确地计算变形量，但在本质上仍然属于多向锻造技术。1.3轧制技术
常规轧制是生产镁合金板材的主要工艺。由于镁合金的塑性成形能力有限，必须进行小变形量多道次变形。在传统的小道次压下量多道次轧制过程中，滑移是镁合金整个变形过程中的主要变形机制，且大部分的塑性变形是通过滑移实现的。基面滑移是镁合金中最易启动的滑移系统，鉴于基面滑移只能提供2个独立的滑移系，从而不能满足均匀变形的要求。
为了启动非基面滑移，镁合金的轧制一般需要在较高的温度下进行。虽然轧制温度较高，但由于整体滑移系较少且镁的层错能较低（相对铝等金属而言），因此镁合金变形过程中极易诱发孪生以协调变形7。晶界处和孪晶处的变形储能比较高，因而容易发生动态再结晶。粗晶、剪切带、孪晶和再结晶晶粒等可同时出现在镁合金板材组织中。这种组织不均匀性导致镁合金板材的后续成形性能较差。外，镁合金在传统的多道次轧制过程中，随着道次压下量的增加，应力容易在粗大晶粒的晶界处集中，导致板材的开裂。此外，随着轧制道次的增加，镁合金的基面织构明显增强，进而增加后续道次变形的难度。
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所谓高应变速率轧制是指对镁合金板坯进行单道次大应变轧制，通过控制轧辊速度和板坯的厚度来获得高应变速率。高应变速率变形的应变速率范围与合金材质和变形工艺有关。应变速率过高时，镁合金变形时容易开裂。对于镁合金，轧制应变速率在接近和稍高于时可以纳入高应变速率变形的范畴。镁合金在较高的应变速率下进行轧制时，可以获得极高的孪晶和动态再结晶形核率，进而获得均匀的超细晶粒组织1, 8。1.4 等通道转角挤压
20世纪70年代初期，由前苏联科学家Segal教授及其合作者最早提出并研究了等通道转角挤压技术。等通道挤压模具内有两个截面相同、以一定角度相交的通道，两通道的内交角为Ф，外侧圆弧角度为Ψ。在等通道转角挤压过程中，要求试样与模具中的通道尺寸紧密配合，试样在冲头的作用下经过两通道的转角处，产生近似理想的剪切变形。由于不改变材料的横截面形状和面积，故反复挤压可使各次变形的应变量累积迭加而得到相当大的总应变量7, 9, 10。
ECPA利用一个互成一定角度的转角挤压金属，给试样以纯剪切应力，获得大的塑性变形，经过多次反复挤压发生应变量累积，获得组织均匀、晶粒细小的材料。ECPA使材料在挤压过程中获得极大的变形量，达到破碎晶粒，增加储能的目的。更重要的是材料在挤压过程中形状不发生改变，因而可以重复挤压，累积变形量。加工塑性差的材料时，需采用较高温度或较大转角4, 9。1.5连续挤压技术
连续挤压技术有CONFORM连续挤压、连续铸挤和链带式连续挤压法等。其中，CONFORM连续挤压已经得到了工业中的实际应用。国内镁合金的连续挤压技术研究主要集中在CONFORM连续挤压上面。在工艺方面，杨俊英
1等以AZ31镁合金为研究对象，研究了挤压轮转速对坯料各层面速度分布的影响机制。结果表明，在连续挤压的过程中，金属在不同变形区域的流动速度有差异。挤压轮转速越大，不同层面金属的流动速度差值越大，流动的程度越不均匀。这种流动分布特点是由于轮槽面的摩擦驱动力与型腔壁摩擦阻力的相互作用形成的。吴桂敏等对AZ31镁合金连续挤压成形的工艺条件进行了研究，结果表明，变形金属的等效应力在压实轮下方最高，等效应变在模具入口处最大，型腔内的温度最高12, 13。
科技论文写作结课论文 变形镁合金今后发展展望
传统铸造镁合金组织都很粗大、力学性能较差，镁合金层错能较低，变形过程中易发生动态再结晶，大多数情况下都是通过塑性变形来细化镁合金晶粒，改善其力学性能。传统的塑性变形手段包括: 挤压、轧制、锻造等。由于镁合金是六方结构，塑性变形能力较差，统的单一的塑性变形方法已难以进一步提高其力学性能。针对这一难点，很多研究者引入新型的塑性变形手段，或者结合传统变形方式以提高镁合金成形性能14。目前变形镁合金的设计主要在保证好的塑性变形能力前提下：1.选择好的固溶体合金；2.好的细化晶粒的方法；3.利用不同的强化机理，如固溶强化、细晶强化、沉淀强化和复合强化等方法提高材料的综合力学性能。开发新型高强、超轻、耐热、耐蚀变形镁合金是目前镁合金设计的重点14-23。
超轻镁合金主要指Mg-Li系合金。该合金是轻合金材料中最轻的一种，其比强度高，具有良好的冷热变形能力，是超轻高强合金的一个重要合金系，其冷变形率达50%以上，韧性和焊接性能良好，在共晶成分附近具有良好的加工性能和超塑性24。结语
变形镁合金具有一系列优良的性能，近年来，国家加大了对其开发研究的投入，关键的加工技术正在快速突破，变形镁合金应用的重点也从宇航、兵器工业等领域扩展到了民用高附加值产业，如汽车、电脑、通讯和家用高档产品等，展示了其巨大的应用价值。我国有丰富的镁资源和居世界首位的镁合金产能，但目前还没有形成具有优势的变形镁合金塑性加工技术体系，在产品开发及其应用方面尚存在严重不足，变形镁合金产品还没有找到巨大的应用市场。随着科学技术的发展，变形镁合金的加工技术将会快速发展，它的技术难题取得突破之时，变形镁合金将得到更广泛的应用25。
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合金电缆的优势及安装要点剖析 篇3
如今, 国内电缆市场份额大部分由铜芯电缆占据。铜芯电缆具有铜的电阻率低、导电性能好、载流量大、延展性好、强度高、能承受拉力较大、抗疲劳、反复折弯不易断裂、便于施工的特点, 但我国铜资源稀缺, 再加上铜缆施工有安装成本高、易盗、易老化等缺点, 铜缆替换产品不断地涌现, 越来越多的用户和产品研发人员把目光投向一款新兴的合金导体材料———铝合金AA8030导体。以铝合金AA8030导体材料生产的铝合金电缆, 其电气性能和安全性能都极为优越, 市场统计数据显示, 铝合金电缆在欧美电缆市场的占有率已经高达90%左右。
国内铝合金电缆也逐步受到市场的青睐, 订单呈现明显上升趋势, 无论在最基础的电缆运用领域中还是最复杂的使用工况中, 都已获得广泛认可。
2 合金电缆的优点
1) 同等的电气性能前提下, 合金电缆比国内同等品质铜电缆价格大约低30%, 例如, 铜缆YJV 4×120+1×70的单价为312元/m那么可替代的合金电缆YJLHV 4×185+1×95的单价为218.4元/m。
2) 铝合金电缆的特殊合金配方与热处理工艺大大减少了金属在受热和受压时的“蠕变”倾向, 抗蠕变性能相比纯铝提高了3倍, 铝合金电缆的电气连接与铜缆一样稳定。
3) 固有的防腐性源自铝合金表面与空气接触时形成的薄而坚固的氧化层, 这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀;另外, 合金中添加的稀土元素进一步改善了铝合金的耐腐蚀性能, 特别是电化学腐蚀。
4) 自重方面的优势主要体现在合金铝电缆质量仅为铜缆的一半, 可以大大减轻对钢结构建筑的负重, 大约能节省15%的钢结构的费用。
5) 合金电缆反弹性能比铜缆少40%, 柔韧性能比铜电缆高25%, 易于弯曲且质量轻, 使用合金电缆可以降低施工单位的安装成本, 一般的建筑项目可节约安装施工费用20%左右, 大跨度的建筑项目可节约安装施工费用40%左右。
6) 目前, 国内低烟无卤阻燃电缆比普通电缆价格高20%以上, 如果使用AA8030系列合金铝电力电缆, 就可以达到低烟无卤阻燃的要求, 大大降低电缆成本的同时, 合金电缆支架可以明敷, 节省了桥架及管道的费用。
7) 合金电缆采用加入特殊耐寒配方的交联聚乙烯的绝缘PVC外护套, 电缆成品不仅柔软, 而且可以在-40℃以上运行, 同时允许在-25℃进行安装施工, 而普通VV和YJV电缆不能在-15℃以下运行, 0℃以下不能施工[1]。
8) 铝合金带连锁铠装相比钢带铠装安全性能更高, 抵御外界破坏的能力更强, 电缆不易被击穿, 且质量轻易于敷设, 安装费用更低。同时, 铠装结构使电缆与外界隔离, 铠装层提高了电缆的阻燃耐火级别, 降低了火灾的危险系数。
3 合金电缆敷设与安装要点
铝合金电缆由于结构形式、电气参数、使用和安装上与普通铜缆有所差别, 为了确保铝合金电缆的良好性能, 铝合金电力电缆的敷设和安装也要符合相应的规范要求。
从电缆装卸到施工前的准备, 再到电缆放线均应按照规范操作, 施工时的操作注意事项如图1所示。
1) 装卸电缆
2) 施工前的准备 (见图2)
铝合金电力电缆在敷设前应检查电缆是否完好, 并测试电缆的绝缘电阻是否达到规定的要求;铝合金电缆中间接头、分支接头、终端, 以及接地配件宜由符合国家标准要求的电缆厂家提供与之配套的产品;电缆进行终端、中间接头或分支接头等连接时, 应对导体进行清洁并使用抗氧化油膏, 严格按照施工工艺执行。
低温下电缆敷设应注意, 电缆最低敷设温度为-25℃, 电缆敷设前应将电缆储存在温度为13℃ (或更高) 的环境下至少24h, 电缆的储存和运行温度不低于-40℃。
3) 电缆放线 (见图3)
电缆盘应具有一定的放线阻力, 防止放线时电缆盘带缆空转。整理电缆时应避免电缆扭绞, 放线时严禁拖地。铝合金电缆在拖放时, 应使牵引力作用在缆芯上而不能作用在护套或铠装上, 电缆最大允许拉力Tm=σS (S为电缆导体截面总和, σ为导体允许抗拉强度) 。电缆通过导轮转弯敷设时, 为避免转弯处电缆受损, 电缆容许的最大侧压力不应超过4380N/m (铝合金联锁铠装电缆) [2]。剥除铠装时不能破坏绝缘层, 可以使用专用工具剥除铠装, 也可以使用普通工具, 操作时要注意工具的位置应该和电缆铠装成大约60°角, 防止缆芯被破坏。
电缆在敷设时, 在终端、转弯处、中间接头、电缆分支箱两侧应加以固定。电缆敷设于保护管或排管内时, 保护管或排管内径不应小于电缆外径的1.5倍。电缆在温度变化大或振动的场所以及沉降缝和伸缩缝之间应考虑蛇形敷设, 其弯曲半径不小于电缆外径的7倍[3]。
4 结语
综上所述, 合金电缆在诸多方面有着自身自有的优点, 铝合金电缆的初步应用很有可能打破电线电缆生产企业唯“铜”是从的老大难问题。铝合金电缆的发展极有可能势不可当, 这一点从欧美等发达国家身上可以找到依据, 业内的多次促进交流会中也有所表现。铝合金电缆因其良好的电气性能和安全性能备受电线电缆生产厂家和市场的青睐, 未来电缆的市场格局将有所转变。。
参考文献
[1]JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].
[2]GB 50217-2007电力工程电缆设计规范[S]