Магний МЛ2

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 23 Августа 2024

Марка: МЛ2	Класс: Литейный сплав на основе магния
Применение в промышленности: для изготовления деталей с высокой коррозионной стойкостью и герметичностью; максимальная рабочая температура: 150°C - долговременно, 200°C - кратковременно

Химический состав сплава МЛ2 в %
Fe	до 0,08
Si	до 0,1
Mn	1 - 2
Ni	до 0,01
Al	до 0,1
Cu	до 0,1
Ca	до 0,1
Be	до 0,002
Mg	97,5 - 99
Zn	до 0,05

Дополнительные сведения и свойства

Термообработка: Без термообработки

Твердость материала: HB 10 -1 = 35 МПа

Линейная усадка, %: 1.6 - 1.9

Температура литья, °C: 750 - 800

Механические свойства сплава МЛ2 при T=20 °C
Прокат	Размер	Напряжение	σв (МПа)	sT (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж/м2)
90	3
100	30	4	6

Физические свойства сплава МЛ2
T (°C)	E 10-5 (МПа)	a 106 (1/°C)	λ (Вт/(м·°C))	ρ (кг/м3)	C (Дж/(кг·°C))	R 109 (Ом·м)
20	0.43	133.9	1800	1046.7
100	27.3

Производство магниевого сплава МЛ2: магний и его сплавы характеризуются высокой химической активностью и склонностью к образованию пористой оксидной пленки, которая недостаточно защищает расплав от окисления. При повышенных температурах магний и его сплавы способны воспламеняться. Поэтому при плавке магниевых сплавов необходимо учитывать следующие основные условия.

1. Для подготовки шихтовых материалов необходимо, чтобы они были чистыми и сухими. До загрузки в плавильное оборудование их следует предварительно нагреть до температуры 80—130 ℃.

2. Процесс плавки должен проходить под защитным слоем флюса. Если на поверхности расплава появляются горящие участки, их нужно сразу же засыпать порошковым флюсом ВИ2.

3. Все инструменты для плавки (мешалки, колокольчики, разливочные ковши) перед погружением в расплав должны быть прогреты и очищены в расплавленном флюсе.

4. При разливе металла струю нужно припудривать серным цветом.

5. Рафинирование магниевых сплавов выполняется с использованием флюсов, путем перемешивания расплава вертикально и одновременного припудривания порошковым флюсом ВИ2.

Приготовление магниевых сплавов осуществляется в два этапа: сначала производится предварительный сплав, затем — рабочий.

Шихтовку предварительных и рабочих магниевых сплавов рекомендуется производить согласно расчетному химическому составу.

Методика плавки предварительного магниевого сплава. Предварительный магниевый сплав можно готовить как в тигельных, так и в подовых плавильных печах.

Процесс плавки предварительных магниевых сплавов в стационарных тигельных печах осуществляется следующим образом.

В предварительно подогретый до 400—500°С тигель загружают порошкообразный или жидкий флюс ВИ2 (или № 2) в количестве 0,5—1,5% и присыпают этим же флюсом стенки и дно тигля из расчета 0,1—0,25% от массы шихты. Затем загружают шихту, предварительно нагретую до 120°С, но не более 300°С. Компоненты шихты загружают в следующей последовательности: 1) возврат производства; 2) магний; 3) лигатура алюминий—марганец; 4) алюминий.

Загруженный в печь материал посыпают порошкообразным либо заливают жидким раствором флюса ВИ2, после чего расплавляют.

При плавке сплава МЛ2 температура расплава доводится до 760—780°С, а при плавке сплавов МЛЗ, МЛ4, МЛ5 и МЛ6 — до 700—720°С. Затем в расплав вводятся необходимые легирующие добавки: для сплава МЛ2 используется металлический марганец, предварительно нагретый до 800°С, или сухой хлористый марганец без воды; для сплавов МЛЗ, МЛ4, МЛ5 и МЛ6 используется металлический цинк, нагретый до температуры не ниже 120°С, а также лигатуры, такие как алюминий — бериллий, алюминий — магний — бериллий или соль фторбериллат натрия, либо солевой фторбериллаткарналлитовый сплав. После введения легирующих добавок температура расплава поднимается до 700—720°С или до 730—750°С (если вводится бериллий в виде фторбериллата натрия), после чего производится рафинирование расплава флюсом ВИ2 следующим образом.

С поверхности расплавленного металла при помощи нагретой ложки убирают загрязнения и добавляют свежий флюс ВИ2. Затем расплав энергично мешают ложкой-шумовкой на протяжении 4—6 минут. Движения ложки-шумовки при этом должны описывать траекторию: сначала сверху вниз, затем вперед, далее снизу вверх и обратно к себе по поверхности. Количество флюса, используемого в процессе рафинирования, составляет примерно 0,7—1% от массы исходного материала. Процесс считается завершенным, когда поверхность расплава становится блестящей и зеркальной. После завершения процедуру, поверхность расплава очищают от использованного флюса и снова посыпают свежий флюсом. Затем расплав разогревают до температуры 750—780°С и оставляют стабилизироваться при этой температуре в течение не менее 10—15 минут.

В процессе выдерживания расплава берут пробу для химического и спектрального экспресс-анализа. Расплав нагревают до температуры 700—680°С и заливают в предварительно подогретые изложницы с температурой не менее 120°С. Готовые чушки маркируют соответствующей маркой сплава и номером плавки.

После разливки сплава оценивают состояние плавильного тигля и готовят его к следующей плавке. Стенки тигля очищаются специальным скребком, а со дна вычерпываются загрязнения ложкой-шумовкой, после чего приступают к новой плавке. Оставшийся от предыдущей плавки расплавленный флюс иногда обновляют порошковым флюсом в количестве до 1% от общей емкости тигля (2—2,5 кг). Полная замена флюса производится через 48 часов работы печи, но не более чем через 20 плавок.

Закалка:

Закалка магниевого сплава МЛ2 проводится путем быстрого охлаждения из состояния перегрева. Этот процесс улучшает механические свойства сплава, такие как твердость и прочность. Закалка обычно выполняется после выравнивания температуры расплава при 510—540 °C, с последующим быстрым охлаждением в воде или масле.

Технологические особенности:

1. Сплав МЛ2 обладает хорошей обрабатываемостью резанием, что позволяет производить детали сложной формы с минимальными затратами на механическую обработку.

2. Сплав легко сваривать методами аргонодуговой и контактной сварки.

3. Не рекомендуется резка кислородным газом из-за риска воспламенения.

Контроль качества:

При производстве деталей из сплава МЛ2 обязательным является контроль химического состава и механических свойств, таких как твердость, прочность на разрыв и ударная вязкость. Также проводится ультразвуковая и радиографическая дефектоскопия для выявления внутренних дефектов.

Заключение:

Магниевый сплав МЛ2 широко используется в авиационно-космической, автомобилестроительной и оборонной промышленностях благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая коррозионная стойкость, легкость и прочность. При соблюдении всех технологических норм производства и обработки, сплав МЛ2 обеспечивает высокую надежность и долговечность готовых изделий.

Физико-механические характеристики МЛ2

Теплопроводность сплава МЛ2 также заслуживает внимания. Она составляет примерно 76 Вт/(м·К), что делает его эффективным материалом для отвода тепла в различных тепловых системах и электронных устройствах. Отличная теплопроводность сочетается с достаточно высокой коррозионной стойкостью благодаря добавкам алюминия и цинка в состав сплава, что обеспечивает долговечность изделий в условиях воздействия агрессивных сред.

Механические свойства магниевого сплава МЛ2 включают в себя высокий показатель предела прочности на разрыв, который находится в пределах 200-280 МПа. Это позволяет использовать сплав в конструкциях, где важна высокая механическая надежность. Также следует отметить хорошую пластичность материала с относительным удлинением до 10-14%, что облегчает процесс его механической обработки и формовки.

Модуль упругости МЛ2 равен примерно 45 ГПа, что несколько ниже по сравнению с традиционными металлическими материалами, также используемыми в промышленности. Это необходимо учитывать при проектировании деталей из данного сплава, чтобы избежать излишних деформаций под нагрузкой. Тем не менее, это свойство также предоставляет определенные преимущества, позволяя создавать конструкции, устойчивые к вибрациям и ударам.

Одним из важных параметров для многих применений является температура плавления сплава. Для МЛ2 она составляет около 600°C, что обеспечивает достаточную термостойкость при применении в высокотемпературных условиях. Низкий коэффициент термического расширения, составляющий примерно 26·10⁻⁶ /°С, дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики сплава при изменениях температуры.

Таким образом, физико-механические характеристики магниевого сплава МЛ2 предоставляют уникальные возможности для его использования в различных промышленных сферах, включая авиа- и автомобилестроение, электронику, а также в производстве различных легких и прочных конструкций.

Применение магниевого сплава МЛ2 в промышленности

Магниевый сплав МЛ2 находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Основные области его использования включают:

Отрасль	Применение
Авиастроение	Изготовление элементов конструкции самолетов, таких как панели, обшивки и каркасы. Магниевый сплав МЛ2 применяется для уменьшения веса летательных аппаратов, что способствует повышению топливной эффективности и улучшается маневренность.
Автомобилестроение	Производство автокомпонентов, таких как рамы, кузовные детали и элементы шасси. Использование сплава МЛ2 способствует снижению массы транспортных средств, что в свою очередь ведет к снижению расхода топлива и уменьшению выбросов вредных веществ.
Космическая промышленность	Применение в конструкциях космических аппаратов, включая корпуса спутников и ракетоносителей. Сплав МЛ2 помогает уменьшить вес космических аппаратов, что снижает затраты на запуск и увеличивает полезный груз.
Электротехническая промышленность	Использование в производстве различных электрических и электронных компонентов, таких как корпуса приборов и соединительных элементов. Сплав МЛ2 обеспечивает хорошую теплопроводность и прочность при небольшом весе.
Машиностроение	Производство станков и оборудования, где важна легкость конструкции при сохранении прочности. Магниевый сплав МЛ2 используется в деталях, подвергающихся значительным нагрузкам и требующих высокой точности изготовления.

Таким образом, магниевый сплав МЛ2 благодаря своим физико-механическим характеристикам и легкости активно используется в различных отраслях промышленности, что позволяет уменьшить вес конструкций и повысить их эффективность.

Преимущества и недостатки использования МЛ2

Магниевый сплав МЛ2 обладает рядом свойств, которые делают его привлекательным для использования в различных отраслях промышленности. Однако, наряду с преимуществами, у этого сплава есть и определенные недостатки, которые следует учитывать при его применении.

Преимущества:

Одним из ключевых преимуществ сплава МЛ2 является его легкость. Магний является одним из самых легких металлических материалов, что делает МЛ2 идеальным выбором для аэрокосмических и автомобильных приложений, где каждый грамм веса имеет значение. Заменяя более тяжелые материалы на МЛ2, можно значительно снизить общий вес конструкции, что приводит к повышению топливной эффективности и снижению эксплуатационных расходов.

Сплав МЛ2 характеризуется высокой удельной прочностью, что означает отличное соотношение прочности к весу. Эта особенность позволяет создавать прочные и долговечные компоненты, которые не утяжеляют конструкцию. В результате, сплав МЛ2 способен выдерживать значительные нагрузки и воздействие экстремальных условий эксплуатации.

Еще одним преимуществом является высокая коррозионная стойкость сплава МЛ2. Магниевые сплавы обычно имеют склонность к коррозии, однако добавление легирующих элементов в составе МЛ2 значительно улучшает его устойчивость к агрессивным средам. Это делает сплав подходящим для применения в условиях повышенной влажности и агрессивных химических сред.

Недостатки:

Несмотря на все свои преимущества, сплав МЛ2 имеет и ряд недостатков. Одним из них является относительно низкая температура плавления. Это ограничивает диапазон рабочих температур, в которых МЛ2 может безопасно использоваться, и требует точного контроля температурных режимов при обработке и эксплуатации изделий из этого сплава.

Сплав МЛ2 обладает меньшей устойчивостью к истиранию по сравнению с некоторыми другими материалами. Это может ограничивать его применение в механизмах с высокой степенью трения или в условиях значительной абразивной нагрузки.

Производство и обработка сплава МЛ2 также могут представлять определенные сложности. Обработка магниевых сплавов требует специальных производственных условий и технологий, а также повышенного внимания к вопросам безопасности из-за высокой воспламеняемости магния. Это может привести к увеличению затрат на производство и обработку изделий из МЛ2.

В конце концов, при выборе МЛ2 для конкретных приложений необходимо тщательно учитывать как его преимущества, так и недостатки. Таким образом, можно оптимально использовать его уникальные свойства и минимизировать возможные риски и ограничения.

Сравнение МЛ2 с другими магниевыми сплавами

Одним из основных конкурентов МЛ2 является сплав AZ91. AZ91 отличается высоким содержанием алюминия (около 9%), что значительно повышает его прочность и жесткость по сравнению с МЛ2. Однако, несмотря на это, МЛ2 демонстрирует лучшее поведение при низких температурах и обладает более высокой пластичностью. Это делает МЛ2 более предпочтительным для применения в условиях, где требуется способность материала к деформации без разрушений.

Другой важный конкурент – сплав WE43, который включает в себя элементы редкоземельной группы, такие как иттрий и неодим. WE43 обладает превосходными механическими свойствами и высокой стойкостью к ползучести при высоких температурах. Однако производство WE43 обходится значительно дороже, чем МЛ2, что ограничивает его применение в массовом производстве. В то время как МЛ2 предлагает оптимальный баланс между стоимостью и функциональными характеристиками.

Сплав ZK60, содержащий цинк и цирконий, отличается высокой прочностью и жёсткостью, что делает его привлекательным для применения в авиационной и автомобильной промышленности. Однако ZK60 имеет ограниченные возможности по сварке и существенно более высокую склонность к образованию трещин при деформации. В этом аспекте МЛ2 выгодно отличается, так как он демонстрирует лучшие сварочные характеристики и проще в обработке.

Сравнивая МЛ2 с магниевыми сплавами, такими как AM60 и AM50, можно отметить, что МЛ2 имеет лучшую коррозионную стойкость благодаря своему химическому составу. AM60 и AM50, содержащие алюминий и марганец, обладают высокой прочностью на растяжение, но их коррозионная стойкость ниже по сравнению с МЛ2. Эти свойства делают МЛ2 более привлекательным для использования в морской среде и в условиях повышенной влажности.

Сравнение МЛ2 с другими магниевыми сплавами

Состав и химические свойства

Сплав МЛ2 имеет определенный химический состав, включающий примеси алюминия, цинка и других элементов, которые придают ему специфические свойства. В то же время существуют другие магниевые сплавы, такие как МЛ5 и МЛ10, которые могут содержать различные компоненты и пропорции элементов. Это влияет на такие характеристики, как коррозионная стойкость, прочность и легкость обработки.

Производственные методы

Сравнивая производственные методы получения МЛ2 с другими сплавами, можно заметить различия в технике литья, ковки и термической обработки. Например, некоторые магниевые сплавы требуют более сложных методик изготовления из-за особенностей их состава, что может отразиться на стоимости и доступности конечного продукта. Сплав МЛ2, напротив, известен своей относительно простой технологией производства, что делает его экономически выгодным выбором.

Физико-механические характеристики

Механические свойства, такие как прочность, твердость и удельная прочность, могут значительно варьироваться между магниевыми сплавами. Сплав МЛ2 обладает определенным балансом этих характеристик, делая его подходящим для широкого спектра применений. В то же время сплавы типа AM50 или AZ91 могут демонстрировать лучшую коррозионную устойчивость или прочность при высоких температурах.

Применение в промышленности

Разные магниевые сплавы находят свое применение в различных секторах промышленности в зависимости от их характеристик. Сплав МЛ2 широко используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности благодаря своей легкости и прочности. В то же время сплавы такие как ZE41 или WE43 могут быть предпочтительны в медицинской и военной областях благодаря их уникальным свойствам, таким как биосовместимость или высокая коррозионная стойкость.

Преимущества и недостатки

Каждый магниевый сплав имеет свои преимущества и недостатки, которые делают его подходящим для определенных задач. Сплав МЛ2, например, выделяется своей отличной обрабатываемостью и экономичностью, но может уступать в коррозионной стойкости другим магниевым сплавам. AM60 и AZ91 могут предложить лучшие характеристики в плане стойкости к коррозии и механическим повреждениям, но могут быть более дорогими в производстве и менее обрабатываемыми.

Сравнение сплава МЛ2 с другими магниевыми сплавами позволяет понять его уникальные преимущества и недостатки, а также выбрать наиболее подходящий материал для конкретных задач. Это сравнительное исследование помогает в принятии решений в различных отраслях промышленности, где используются магниевые сплавы.