МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ, сплавы на основе магния. Наиболее прочные, в т. ч. и наиболее жаропрочные, М. с. разработаны на основе систем магний - металл с ограниченной растворимостью в твёрдом магнии. Вследствие высокой химической активности магния выбор металлов, пригодных для легирования М. с., сравнительно невелик. М. с. разделяются на 2 осн. группы: литейные - для произ-ва фасонных отливок и деформируемые - для произ-ва полуфабрикатов прессованием, прокаткой, ковкой и штамповкой.
Историческая справка. Первые М. с. появились в нач. 20 в. (под назв. "электрон", теперь мало употребляемым). Значение конструкционных пром. материалов М. с. приобрели в кон. 20-х - нач. 30-х гг. 20 в., т. е. почти через 100 лет после того как франц. химик А. Бюсси впервые выделил магний в чистом виде (1828). До конца 40-х гг. применялись гл. обр. сплавы на основе систем Mg - А1 - Zn и Mg - Mn. Дальнейшему прогрессу в области создания М. с. способствовало открытие модифицирующего и рафинирующего действия циркония. В 50-х гг. начали применяться сплавы на основе систем Mg - Zn - Zr, Mg - p. з. м. (редкоземельный металл) - Zr (или Мn), Mg - Th, а также сверхлёгкие сплавы на основе системы Mg - Li. Произ-во и потребление магния и М. с. возрастает. Мировое произ-во магния к нач. 2-й мировой войны 1939-45 составило ок. 50 тыс. т, в 1969 ~ 2 млн. т, из них ~ 40-50% расходуется на произ-во отливок и деформированных полуфабрикатов.
Химический состав наиболее широко применяемых в СССР М. с. дан в табл. 1. В пром. М. с. содержатся добавки Al, Zn, Mn, Zr и редкоземельных металлов (цериевый мишметалл, La, Nd, Y), Th, Ag, Cd, Li, Be и др. Общее количество добавок в наиболее легированных М. с. достигает 10-14%. Вредными примесями являются Ni, Fe, Si и Си, которые снижают коррозионную стойкость М. с. В М. с. с Zr ограничивают содержание примесей А1 и Si, т. к. в присутствии этих элементов Zr не растворяется в расплавленном магнии, образуя с ними тугоплавкие нерастворимые соединения. Растворимость циркония в магнии уменьшают также примеси Fe, Mn и Н. Малые количества Be (иногда Са) используют в качестве тех-нологич. добавок для снижения окисляе-мости М. с. в расплавленном состоянии.
Физические свойствам, с даны в табл. 2. М. с. являются самым лёгким металлич. конструкционным материалом. Плотность (d) M. с. в зависимости от состава колеблется в пределах 1360-2000 кг/м3. Наименьшую плотность имеют магнийлитиевые сплавы. Плотность наиболее широко применяемых М. с. равна 1760-1810 кг/м3, т. е. примерно в 4 раза меньше плотности стали и в 1,5 раза меньше плотности алюминиевых сплавов. Благодаря малой плотности детали из М. с. обладают высокой жёсткостью: относит, жёсткость при изгибе двутавровых балок одинаковой массы и ширины для стали равна 1, для алюминия 8,9, для магния 18,9. М. с. имеют высокую удельную теплоёмкость. Темп-ра поверхности детали из М. с. при одинаковом количестве поглощённого тепла в 2 раза ниже по сравнению с темп-рой детали из малоуглеродистой стали и на 15-20% ниже, чем детали из алюминиевого сплава. Коэфф. термич. расширения М. с. в среднем на 10-15% больше, чем у алюминиевых сплавов.
Табл. 1, - Химический состав и механические свойства наиболее широко применяемых в СССР магниевых сплавов (1 Мн/м2 = 0,1 кгс/мм2)
Тип сплава
Химический состав, %
основные компоненты
примеси, не более
Al
Zn
Zr
Nd
Al
Si
F
Ni
Сa
Мn
Be
Са
Литейные сплавы
Mg - Al - Zn
8
0,5
0,25
0,06
0,01
0,1
0,002
0,1
8
0,5
0,08
0,007
0,001
0,004
0,002
Mg - Zn - Zr
0,7
0,02
0,03
0,01
0,005
0,03
-
0,001
Mg - Nd - Zr
0,7
2,5
0,02
0,03
0,01
0,005
0,03
0,001
Дeфоpмируемые сплавы
Mg - Al - Zn
4
0,5
0,15
0,05
0,005
0,05
0,02
0,1
Mg - Zn - Zr
0,5
0,05
0,05
0,05
0,005
0,05
0,1
0,02
Сумма определяемых
примесей
Механические свойва при 20 оС
Вид термической
обработки
Предельные рабочие
тем-ры, °С
Назначение
Мн/м2
Мн/м2
длительно
кратковременно
G 0,2
Gb
б, %
Литейные сплавы
Mg - Al - Zn
0,5
90
280
9
Закалка; закалка и старение
150
250
Сплав общего назначения
0,14
90
280
9
То же
150
250
То же, имеет повышенную коррозионную стойкость
Mf> - Zn - Zr
0,2
150
300
6
Отпуск
200
250
Нагруженные детали (барабаны колёс, реборды и др.)
Mg- Nd - Zr
0,2
150
280
5
Закалка и старение
250
350
Жаропрочный сплав. Нагруженные детали; детали, требующие высокой герметичности, стабильности размеров
Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn
0,3
180 .
290
100
Отжиг
150
200
Панели, штамповки сложной конструкции, сварные конструкции
Mg - Zn - Zr
0,3
250-300
310- 350
100-140
Старение
100
150
Высоконагруженные детали из прессованных полуфабрикатов, штамповок и поковок
Механические свойства наиболее широко применяемых в СССР пром. М. с. представлены в табл. 1.
Макс, уровень механич. свойств литейных М. с. достигнут на высокопрочных сплавах системы Mg - Zn - Ag - Zr: предел текучести ао,2 = 260-280Мн/м2 (26-28 кгс/мм2), предел прочности аь = 340-360 Мн/м2 (34-36 кгс/мм2), относительное удлинение 6 = 5%. Спец. технологич. приёмы (напр., подштамповка) позволяют увеличить бb до 400-420 Мн/м2(40-42 кгс/мм2). Уровень свойств самых высокопрочных деформируемых М. с.: ао,2 = 350 Мн/м2(35 кгс/мм2), аь = 420 Мн/м2 (42 кгс/мм2), б=5%. Предельная рабочая температура высокопрочных сплавов 150 °С. Самые жаропрочные М. с. (литейные и деформируемые) систем Mg -р. з. м. и Mg - Th пригодны для длит, эксплуатации при 300-350 °С и кратковременной - до 400 °С. По удельной прочности (бb/d) высокопрочные литейные М. с. имеют преимущества по сравнению с алюминиевыми сплавами, самые высокопрочные деформируемые находятся на одном уровне с наиболее высокопрочными деформируемыми алюминиевыми сплавами (или несколько уступают им). Модуль упругости М. с. равен 41 - 45 Гн/м2(4100-4500 кгс/мм2) (3/5 модуля алюминиевых сплавов, Vs модуля сталей), модуль сдвига составляет 16- 16,5 Гн/м2 (1600-1650 кгс/мм2). При низких темп-pax модуль упругости, пределы текучести и прочности М. с. увеличиваются, а удлинение и ударная вязкость снижаются; резкого падения пластичности, характерного для низколегированных конструкционных сталей, у М. с. не наблюдается.
Табл. 2. - Физические свойства наиболее широко применяемых в СССР магниевых сплавов
Тип сплава
Плотность,
кг/м3
Коэффициент линейного расширения при 20-100 °С а 106, 1/°С
Коэффициент теплопроводности , ет/м • К
Удельная теплоёмкость, кдж/кг • К
Удельное электросопротивлениер-106ом х см
Литейные сплавы
Mg - Al - Zn
J810
26,8
65
1,05
13,4
Mg - Zn - Zr
1810
26,2
134
0,98
6,6
Mg - Nd - Zr
1780
27,7
113
0,963
8,4
Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn
1790
26
83,8
1,05
12
Mg - Zn - Zr
1800
20,9
117
1,03
5,65
Технология. Вследствие большого сродства магния с кислородом при плавке М. с. в возд. атмосфере поверхность расплавленного металла защищают слоем флюса; в качестве флюсов применяют различные смеси фтористых и хлористых солей щелочных и щёлочноземельных металлов. Чтобы избежать горения металла при литье, в состав формовочных земель вводят защитные присадки, кокили окрашивают спец. красками, в состав к-рых входит, напр., борная к-та. Отливки получают всеми известными способами литья, в т. ч. литьём в песчаные, оболочковые, стержневые, гипсовые формы, литьём в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, полужидкой штамповкой. Для получения качеств, отливок литниковая система строится по принципу расширяющегося потока. При затвердевании М. с. дают большую усадку (1,1-1,5). Благодаря мелкозернистой структуре отливки из М. с. с цирконием имеют более однородные и высокие механич. свойства, чем отливки из сплавов, легированных алюминием. Детали и узлы различных конструкций из деформируемых М. с. изготовляют механич. обработкой, сваркой и клёпкой, объёмной и листовой штамповкой. При комнатной темп-ре технологич. пластичность М. с. низкая, что объясняется гексагональным строением кристаллич. решётки магния (скольжение происходит по одной плоскости базиса). При высоких темп-рах (200- 450 °С) возникает скольжение по дополнит, плоскостям и технологич. пластичность большинства сплавов становится высокой. Поэтому все операции обработки давлением М. с. проводятся в нагретом состоянии при малых скоростях деформации. Исключение составляют М. с. с 10-14% Li, к-рые имеют объёмно-центрированную кубич. решётку и допускают обработку в холодном состоянии. При конструировании деталей из М. с. избегают острых надрезов и резких переходов сечений. Для соединения деталей применяют различные виды сварки, а также клёпку, пайку твёрдыми и мягкими припоями, склеивание. Сваркой исправляют дефекты литых деталей. Только сплавы с высоким содержанием цинка не подвергаются сварке. Большинство литых и деформированных полуфабрикатов из М. с. подвергается упрочняющей термич. обработке (закалке, старению) или отжигу для снятия внутр. напряжений (литейных, сварочных и др.). М. с. легко обрабатываются резанием - вдвое быстрее, чем алюминиевые сплавы, и в 10 раз быстрее, чем углеродистые стали. При работе с М. с. следует соблюдать правила пожарной безопасности.
Методы защиты от физико-химических воздействий. М. с. обладают пониженной коррозионной стойкостью из-за высокого электроотрицательного потенциала и недостаточных защитных свойств естеств. окисной плёнки. Защита М. с. от коррозии осуществляется искусственно создаваемыми хим. или электрохим. неорганич. плёнками в сочетании с лакокрасочными покрытиями. Покрытие состоит из грунтовочного пассивирующего слоя и внешних лаковых или эмалевых слоев. Надлежащая защита обеспечивает надёжную работу деталей из М. с. в атм. условиях, щелочных средах, минеральных маслах, бензине, керосине. М. с. повышенной чистоты, особенно по содержанию железа и никеля, пригодны для эксплуатации в морском воздухе. М. с. неприемлемы для работы в мор. воде, в соляных растворах, кислотах, их растворах и парах. Коррозионная стойкость магниевых деталей в значит, степени зависит от выбора правильной конструктивной формы (исключающей скопление влаги) и такого сочетания контактирующих материалов в изделиях, к-рое не вызывает контактной коррозии. Нек-рые высокопрочные деформируемые М. с. склонны к коррозии под напряжением и могут применяться при условии ограничения величины длительно действующих растягивающих напряжений.
Консервация деталей и полуфабрикатов из М. с. осуществляется с помощью хроматных плёнок, жидких нейтральных обезвоженных масел, спец. смазки и др, способами в зависимости от длительности и условий хранения. Длит, хранение собранных изделий и запасных частей из М. с. с лакокрасочным покрытием в нормальных складских условиях производится в чехлах из полихлорвиниловой или полиэтиленовой плёнки с силикагелевым осушителем.
Применение. М. с. пригодны для работы при криогенных, нормальных и повышенных темп-pax. Благодаря малой плотности, высокой удельной прочности, способности поглощения энергии удара и вибрационных колебаний, отличной обрабатываемости резанием М. с. широко используются в пром-сти, прежде всего для снижения массы изделий, повышения их жёсткости. М. с. применяются в автомобильной, тракторной пром-сти (картеры двигателей, коробки передач, барабаны колёс и др. детали), в электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, детали электродвигателей), в оптич. пром-сти (корпуса биноклей, фотоаппаратов), в текст, пром-сти (бобины, шпульки, катушки), в полиграфии (матрицы, клише, валики), в судостроении (протекторы), в авиац. и ракетной технике (детали колёс, детали управления и крыла самолёта, корпусные детали двигателей) и во мн. др. отраслях техники. Промышленностью используются гл. обр. литые детали из М. с. Осн. ограничение в применении М. с.- пониженная коррозионная стойкость в нек-рых средах.
Лит.: Конструкционные материалы, т. 2, М., 1964 (Энциклопедия современной техники); Р е и н о р Г. В., Металловедение магния и его сплавов, пер. с англ., [М.], 1964; Альтман М. Б., Лебедев А. А. и Чухров М. В., Плавка и литье легких сплавов, 2 изд., М., 1969. Н. М. Тихова.
Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»
сплавы на основе магния. Наиболее прочные, в том числе и наиболее жаропрочные, М. с. разработаны на основе систем магний — металл с ограниченно... смотреть
Магниевые сплавы Первые М. с. на базе систем магний — алюминий — цинк и магний — марганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганц... смотреть
Ма́гниевые спла́вы. Первые М. с. на базе систем магнийалюминийцинк и магниймарганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, поя... смотреть
[magnesium alloys] — сплавы на основе Mg; используемые, в основном, в качестве легких конструкционных материалов. Различают литейные и деформируемые магниевые сплавы Промышлен магниевые сплавы разрабатываются главным образом на основе систем Mg-Mn, Mg-Al-Zn-Mn, Mg-Zn-Zr, Mg-Ce-Zn, Mg-Th, Mg-Nd, Mg-Y, Mg-Li. В качестве других легирующих добавок в магниевых сплавах используются Cd, Sn, Cu, Ni, Ag, In, La, Gd и другие РЗМ.<br>Типичный уровень механических свойств литейных сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn при комнатной температуре: σ<sub>в</sub> = 160-275 МПа, δ = 2—15 %, литейных сплавов на основе Mg — Zn — Zr σ<sub>в</sub> = 250—350 МПа, δ = 8—15%; деформируемых сплавов при комнатной температуре: σ<sub>в</sub> = 240 МПа, δ = 5% (Mg-Mn), σ<sub>в</sub> =235—380 МПа, δ = 5—15 % (Mg-Al-Zn-Mn), δ<sub></sub> = 310-380 МПа, δ = 5—15 % (Mg-Zn-Zr). В сплавах с Nd достигаются: σ<sub>в</sub> = 210 МПа при 250 °С. Предел ползучести σ<sub>0,5/100</sub> при 315 °C сплавов с Nd достигает 10 МПа, а сплавов с Th 24-35 МПа. Обрабатываются магниевые сплавы давлением: экструзией, прокаткой, ковкой при повышенных температурах.Основные области применения магниевых сплавы: авиация, автомобили, корпусные детали электронного оборудования и оптических приборов, предметы домашнего обихода, спортивные товары. Кроме того, магниевые сплавы используются в качестве материалов с низким затуханием ультразвука для ультразвуковой линий задержки, как материалы с высокой демпфирующей способностью, как протекторы для защиты от коррозии, электроды в источниках тока, типографские материалы и др.;<br>Смотри также:<br> — Сплавы<br> — Алюминиевые литейные сплавы<br> — Алюминиевые литейные сплавы в чушках<br> — Сплав Вуда<br> — циркониевые сплавы<br> — цветные сплавы<br> — тяжелые сплавы<br> — тугоплавкие сплавы<br> — титановые сплавы<br> — типографские сплавы<br> — термопарные сплавы<br> — термомагнитные сплавы<br> — твердые сплавы<br> — сплавы щелочных металлов<br> — сплавы щелочноземельных металлов<br> — сплавы с заданными упругими свойствами<br> — сплавы с заданным ТКЛР<br> — сплавы редкоземельных металлов<br> — сплавы для аккумуляторных батарей<br> — сверхлегкие сплавы<br> — рениевые сплавы<br> — резистивные сплавы<br> — пружинные сплавы<br> — протекторные сплавы<br> — прецизионные сплавы<br> — подшипниковые сплавы<br> — подготовительные сплавы<br> — оловянные сплавы<br> — ниобиевые сплавы<br> — никелевые сплавы<br> — молибденовые сплавы<br> — медные сплавы<br> — магнитострикционные сплавы<br> — магнитно-полутвердые сплавы<br> — литейные сплавы<br> — легкоплавкие сплавы<br> — легкие сплавы<br> — криогенные сплавы<br> — коррозионностойкие сплавы<br> — кобальтовые сплавы<br> — зубопротезные сплавы<br> — звукопроводные сплавы<br> — жаростойкие сплавы<br> — жаропрочные сплавы<br> — деформируемые сплавы<br> — демпфирующие сплавы<br> — вольфрамовые сплавы<br> — висмутовые сплавы<br> — ванадиевые сплавы<br> — благородные сплавы<br> — бериллиевые сплавы<br> — аморфные резистивные сплавы<br> — аморфные металлические сплавы<br> — аморфные магнитные сплавы<br> — аморфные конструкционные сплавы<br> — аморфные инварные сплавы<br> — алюминиевые сплавы<br> — сплавы с эффектом памяти формы (ЭПФ)<br> — магнитно-твердые сплавы (МТС)<br> — магнитно-мягкие сплавы (ММС)<br> — цинковые сплавы<br> — хромистые сплавы<br> — спеченные алюминиевые сплавы (САС)<br>... смотреть
magnezyum alaşımı