Магний МА8
Автор: Волков Семён
Дата публикации: 23 Августа 2024
| Марка: МА8 | Класс: Магниевый сплав для деформации |
| Области применения: для изготовления листов, плит и сложных штамповок; для сварных конструкций; максимальная рабочая температура составляет 200°C при длительном использовании и 250°C при кратковременном | |
| Химический состав сплава МА8 (%) | ||
| Mn | 1,5 - 2,5 | |
| Mg | 97,5 - 98,5 | |
| Дополнительная информация и характеристики |
| Твердость: HB 10 - 1 = 40 МПа | |
| Линейная усадка, %: 5.4 |
| Механические характеристики сплава МА8 при Т=20°C | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | s T (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м²) |
| 220-250 | 140-160 | 7-12 | 50 | ||||
| Физические свойства сплава МА8 | ||||||
| T (°C) | E 10⁵ (МПа) | a 10⁶ (1/°C) | λ (Вт/(м·°C)) | ρ (кг/м³) | C (Дж/(кг·°C)) | R 10⁹ (Ом·м) |
| 20 | 0.42 | 133.9 | 1780 | 51 | ||
| 100 | 23.7 | 1046.7 | ||||
Сплавные слитки типа МА2, МАЗ, МА5 и ВМ65-1 обладают мелкозернистой, однородной и равноосной структурой, что исключает необходимость в их модифицировании.
Слитки сплавов MA1, МА8, МА9, МА11, МА13 и ВМ17 имеют крупнокристаллическую структуру и требуют модификации.
Полуфабрикаты, изготовленные методом обработки давлением из крупных кристаллических магниевых сплавов, отличаются пониженной механической прочностью по сравнению с полуфабрикатами из мелкозернистых слитков. Поэтому достижение мелкокристаллической структуры в магниевых слитках является ключевой задачей в сфере заготовительного литья.
Современные методики искусственного дробления литейных магниевых сплавов путем перегрева и применения углеродсодержащих солей для пластичных магниевых сплавов в условиях полунепрерывного литья слитков из больших отражательных печей неприемлемы. Причина этого объясняется следующим образом:
- Результат модификации через перегрев наблюдается исключительно при модифицировании магниевых сплавов системы магний — алюминий — цинк в стальных тиглях. Перегрев сплава в графитовых тиглях и подовых печах не приводит к измельчению структуры.
- Влияние углеродсодержащих веществ на модификацию магниевых сплавов сохраняется на протяжении лишь 40 минут, в то время как процесс литья слитков из крупных отражательных печей занимает от 8 до 10 часов. Соответственно, данный способ будет обеспечивать модифицированную структуру лишь у тех слитков, что были отлиты в первые 40 минут, а последующие слитки будут иметь немодифицированную структуру, так как эффект модификации исчезнет.
Длительное литье сплава негативно сказывается также на затравочных свойствах специальных металлических добавок, испаряющихся при высоких температурах. Например, исследования показывают, что добавка небольшого количества циркония в магниевые сплавы с марганцем не приводит к измельчению зерен в структуре слитка при полунепрерывном процессе литья из отражательных печей, так как модифицирующие свойства специальных добавок утрачиваются при длительном периоде разливки сплава.
До настоящего времени не удалось обнаружить специальные добавки, которые сохраняли бы модифицирующее действие в магниевых расплавах на длительный срок.
Физические методы воздействия на жидкий металл в процессе его кристаллизации положительно сказываются на измельчении зерен структуры магниевых сплавов, отливаемых полунепрерывным способом.
Из всех существующих физических способов измельчения структуры легких сплавов наиболее результативным является использование электромагнитного поля в зоне кристаллизации слитка. Этот подход получил промышленное применение и показывает хорошие результаты по уничтожению столбчатой структуры в слитках.
При наложении электромагнитного поля на область кристаллизации возникают электродинамические силы в кристаллизаторе, которые способствуют перемешиванию расплава в лунке и стабилизируют температурное поле жидкого металла в этой зоне. Это создает благоприятные условия для равноосной кристаллизации металла, что позволяет получать слитки с мелкокристаллической структурой и улучшенными механическими характеристиками. На рис. 84 представлена схема промышленного оборудования для полунепрерывного литья плоских слитков из легких сплавов с применением электромагнитного поля.
Исследования показали, что для сплава МА8 оптимальные условия воздействия электромагнитного поля включают температуру в диапазоне 710—720°C и силу тока до 200 А на выходе трансформатора высокого напряжения при скорости литья 4—5 см/мин.
Если температура литья повышается до 740—760°C, а сила тока снижается до 180—190 А, эффект воздействия электромагнитного поля на измельчение структуры слитка ослабевает.
Дополнительная информация
Следует отметить, что магниевые сплавы, включая сплав МА8, характеризуются высокой устойчивостью к коррозии в различных средах, включая морскую воду. Это делает их отличным выбором для морских судов и других конструкций, работающих в условиях повышенной влажности и солёной воды.
Магниевые сплавы МА8 также обладают хорошей теплопроводностью, что делает их подходящими для тепловых обменников и других устройств, где требуется эффективное рассеивание тепла.
Ключевым аспектом обработки магниевых сплавов является обеспечение их стабильности и избегание перегрева во время литья и последующей обработки. Температурный контроль и правильное применение модификаторов позволяют обеспечить высокое качество конечных продуктов из магниевых сплавов.
Магниевые сплавы находят применение не только в авиации и судостроении, но и в автомобильной промышленности, где снижение массы транспортных средств является важным аспектом для улучшения топливной эффективности и снижения выбросов.
Магний и его сплавы продолжают исследоваться учеными по всему миру, и новые методики их обработки и применения могут значительно расширить возможности, предоставляемые этими материалами.
История создания и применения магниевых сплавов
Магний и его сплавы имеют долгую и увлекательную историю, уходящую корнями в начало ХХ века, когда впервые возник интерес к легким металлургическим материалам. Благодаря своим уникальным свойствам, магниевые сплавы прочно укрепили свои позиции в различных промышленных областях, от авиации до электроники.
Начало использования магния
Первыми коммерческими решениями стали сплавы магния с алюминием и марганцем, которые использовались в автомобильной промышленности. В 1920-х годах магний начал применяться в производстве автомобильных двигателей и кузовов, благодаря чему удалось существенно облегчить вес транспортных средств и, соответственно, повысить их топливную эффективность.
Развитие во время Второй мировой войны
Во время Второй мировой войны потребность в легких и прочных материалах существенно возросла. Магниевые сплавы нашли широкое применение в авиационной промышленности, где облегчение конструкции самолетов стало ключевым фактором успеха. Появились различные марки сплавов, такие как AZ31, которые использовались для производств корпуса и внутренних структур самолетов.
Послевоенный период и новые технологии
После войны интерес к магниевым сплавам продолжал расти, особенно с развитием космических технологий. Магний применялся для создания компонентов космических аппаратов и спутников благодаря своим анти-коррозийным свойствам и легкости. Это также способствовало разработке новых брендов и технологий производства, улучшая качество и уменьшая стоимость конечного продукта.
Применение в современной промышленности
Автомобильная промышленность: Использование магниевых сплавов в современных автомобилях включает в себя производство колесных дисков, рам каркасов двигателей и различных деталей интерьера. Легкие и прочные магниевые сплавы повышают производительность и топливную эффективность машин.
Авиастроение: Магниевые сплавы продолжают широко использоваться для создания компонентов самолётов. Применение магния сокращает вес транспортных авиалайнеров, что способствует экономии топлива и увеличению дальности полетов.
Электроника: Магний находит применение в производстве корпусов устройств, таких как ноутбуки, смартфоны и другие гаджеты. Легкие и прочные магниевые корпуса обеспечивают защиту от ударов и других повреждений.
Медицинская техника: Магниевые сплавы применяются для производства имплантатов и хирургического инструмента, благодаря своей совместимости с человеческими тканями и способности разлагаться в организме.
Перспективы развития
Магниевые сплавы продолжают эволюционировать по мере развития технологий и научных исследований. Современные методы производства, такие как литейное производство под давлением и аддитивные технологии, открывают новые возможности для создания компонентов с уникальными свойствами.
С устойчивым ростом интереса к легким и экологически чистым материалам, магний и его сплавы будут играть все более важную роль в промышленности. Будущее обещает новые разработки и расширение областей применения, что поспособствует улучшению и облегчению жизни людей по всему миру.
