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镁合金在航天、汽车、数码相机上的应用

发布时间:2013-01-22 09:53:19 来源:富宝资讯 查看次数:

  在航天的应用

  合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。的重量比铝轻,比重为1.8,强度也较低,只有200~300兆帕(20~30公斤/毫米2),主要用于制造低承力的零件。

  合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀,因此零件使用前,表面需要经过化学处理或涂漆。德国首先生产并在飞机上使用含铝的合金。合金具有较高的抗振能力,在受冲击载荷时能吸收较大的能量,还有良好的吸热性能,因而是制造飞机轮毂的理想材料。合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定,适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管,又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用合金制品。例如,B-52轰炸机的机身部分就使用了合金板材635公斤,挤压件90公斤,铸件超过200公斤。合金也用于导弹和卫星上的一些部件,如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了合金。中国稀土资源丰富,已于70年代研制出加钇合金,提高了室温强度,能在300°C下长期使用,已在航空航天工业中推广应用。

  目前,合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。

  (1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。

  (2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。

  根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g,年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大,汽车的轻量化成必然趋势。作为减重材料,合金在火车、轮船、飞机等交通工具上也得到了广泛的应用。

  手机电话,笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大,在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了合金。东芝 R700-01B在外壳方面采用金属材质外壳,整机轻盈纤薄而坚固耐用,最薄的位置仅为18.3mm,便于随身携带,让人心动不已。

  虽然合金的导热系数不及铝合金,但是,比塑料高出数十倍,因此,合金用于电器产品上,可有效地将内部的热散发到外面。

  在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用合金。电视机的外壳上使用合金可做到无散热孔。

  电磁波屏蔽性:合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好,因此,使用合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。合金导热性、抗电磁屏蔽性好的特点在家电产品,笔记本电脑及手机外壳等都已经得到广泛的应用。

  在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用合金。若在风扇的风叶上使用合金,可减小振动达到低骚音。此外,为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用合金。

  合金名称 特征 应用范围

  AZ91D 强度高且耐腐蚀性好 电器产品的壳体等

  AM60B 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等

  AM50A 延伸率和抗冲击力大 汽车上的方向盘和坐椅等

  AS41B 抗蠕变性能好 汽车上的减速箱等

  机械加工性能:合金比其他金属的切削阻力小,在机械加工时,可以较快的速度加工。

  表:各种金属的切削阻力(以合金的切削阻力为1)

  金属名 切削阻力

  合金 1.0

  铝合金 1.8

  黄铜 2.3

  铸铁 3.5

  耐凹陷性好:合金与其他金属相比抗变形力大,由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。

  对振动·冲击的吸收性:由于合金对振动能量的吸收性能好,使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外,冲击能量吸收性能好,比铝合金具有更好的延伸率的合金,受到冲击后,能吸收冲击能量而不会产生断裂。

  再生:合金与塑料不同,它可以简单地再生使用且不降低其机械性能,而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。合金与其他金属相比,熔点低,比热小,在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。

  表:各种材料的物理性质比较

  材料名 密度(g/cm3) 熔点(℃) 导热系数(W/Mk) 抗拉强度(MPa) 屈服点(MPa) 延伸率(%) 比强度 杨氏模量(GPa)

  合金(触变成形)

  AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45

  AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45

  铝合金

  (压铸成形) 380 2.70 595 100 315 160 3 117 71

  钢铁 碳素钢 7.86 1520 42 517 400 22 66 200

  塑料 ABS 1.03 90(Tg) 0.2 35 * 40 34 2.1

  PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 85 6.7合金的种类

  在数码单反相机上的应用

  合金由于密度低、强度较高,具有一定的防腐性能,常用来做单反相机的骨架。一般中高端及专业数码单反相机都采取合金做骨架,使其坚固耐用,手感好。如佳能的1D系列、5D系列、7D及10D-50D,尼康的D3系列、D700、Dx00系列及最新的D7000,宾得的K-7及K-5等都是合金机身。

  采用了合金机身的数码单反相机不仅是准专业级专业的象征,也具有高昂的价格。

  按成型方法分为变形合金和铸造合金两类。

  1、合金名称

  合金的合金名称是以主要添加合金元素及其百分比来取名。

  2、主要合金的成分(ASTM规格)

  合金名称 Mg Al Zn Mn Si Cu Ni Fe

  AZ91D bal. 8.5-9.5 0.45-0.90 0.17-0.4 <=0.05 <=0.025 <=0.001 <=0.004

  AM60B bal. 5.6-6.4 <=0.20 0.26-0.5 <=0.05 <=0.008 <=0.001 <=0.004

  AM50A bal. 4.5-5.3 <=0.20 0.28-0.5 <=0.01 <=0.008 <=0.001 <=0.004

  AS41B bal. 3.7-4.8 <=0.10 0.35-0.60 0.6-1.4 <=0.015 <=0.001 <=0.0035

  相对于开发应用比较成熟、历史悠远的其它老牌金属,如钢铁、铝和铜等,合金材料开发热潮还只是刚兴起,其未来的应用领域将会不断扩展。

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