重庆科技学院课程结业论文课程名称：材料制备概论专业班级：学生姓名：学号：成绩：浅谈镁合金的应用及腐蚀摘要：镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。

其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比钢度高，阻尼性，切削加工性、导热性好，电磁屏蔽强等优点，在交通、通讯、电子和航天等领域的应用前景十分广泛，2003年世界和我国原镁产量分别达到51万吨和31万吨，且以每年20%的速度迅速增长。

镁合金的应用日益广泛，防腐研究也势在必行。

关键字：镁合金应用腐蚀镁是地球上储量最丰富的元素之一，陆地上有白云石，湖泊有盐湖，海洋里也存在大量的镁，可谓取之不尽，用之不竭。

我国目前在镁工业方面有三项“世界冠军”，第一是镁资源大国，储量居世界首位；第二是原镁生产大国，产量占全球2／3；第三是出口大国，近年的出口量约占产量的80％一85％。

镁合金的性能决定了用途，镁合金的防腐延长使用寿命。

本文就镁合金的应用及防腐做部分浅析，仅此对镁合金做一个小结。

1.镁合金简介镁在门捷列耶夫元素周期表中属ⅡA族碱土金属。

块状金属镁在室温下呈银白色。

原子序数：12，相对原子量：24．3050。

原子半径：0．160nm，原子体积：14．0cm3／mol。

原子内自由电子状态：1s2 2s22p63s2。

在自然界中镁的同位素及其比例：2412 Mg为79％，25Mg为10％，2612Mg为11％。

镁原子核的热中子吸收率小，仅次于铍。

常态镁的热中子12吸收率为0．063±0．004，2412 Mg为0．03，2512Mg为0．27，2612Mg g为0．03。

X射线吸收系数：32．9m2／kg。

镁的同位素有利于合金的形成，以及种类的多样化。

具体来说，根据镁合金的主要元素，镁合金有含铝、锌、锆和稀土等五组。

在此基础上，镁合金具体有如下几种：Mg-Mn，Mg—A1—Mn，Mg-A1-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-Ag—RE-Zr，Mg-Ye—RE-Zr。

最近，钍也被加入到镁合金中从而又形成了几种新的合金：Mg-Th-Zr，Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr。

镁合金中加入稀土，主要是为了提高镁合金在高温下的力学性能。

含稀土的镁合金铸件由于价格较高，一般用于航天上。

目前汽车行业也开始对这类镁合金产生了兴趣。

此外，MgLi合金(密度<1．5g／cm3)以其极轻的重量也受到了航空与军事工业的关注。

如LAl41就可作为变形合金产品，有很好的延展性，但耐腐蚀性能较差。

从生产过程看，可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。

虽然铸造件是镁合金的主要产品，最近汽车工业的需求大大刺激了变形镁合金的发展。

较常用的变形镁合金中含有1．9％的锰或3．5％Al、0．5％Zn和o．25％Mn。

变形镁合金的应用受到的限制较大，主要是因为其应力腐蚀破裂敏感性较高。

目前铸造镁合金的发展较快。

实用的铸造镁合金主要有Mg—A1-Zn，Mg-Mn，Mg-Zr-Zn，Mg-Zr-稀土合金。

Mg-A1-Zn合金是最早使用的合金体系，它奠定了镁工业的：基础。

Mg-A1系列的合金最大的缺点是高温力学性能差，同时铸造的微孔会在表面上显现。

Mg-Zr-Zn合金通常有很细的微观组织结构，其常温力学性能较好。

压力铸造镁合金是工业中应用最广的一类镁合金。

主要有AZ，AM，AS和AE等4系列。

最为典型的合金有AZ91，AM60，AM50，AS21,AS41，AE42等。

2．镁合金的性能2.1 重量轻：镁合金是结构最轻的材料2.2 比强度高：镁合金的强度重量比是所有常用工程金属材料中最高的2.3 超强的吸收塑变能量：镁合金对机械的震荡的吸收能力很强，特别是在高应力下，它有极好的抗冲击能力2.4 极好的铸造性、电屏蔽性2.5 无磁性、较高的导热性、很高的硬度重量比2.6 较好的耐疲劳能力、较低的热容量除上诉外还有以下特性：很负的电极电位、可回收生产且回收再生的产品的性能不下降。

镁或镁的化合物毒性极低（即使血浆中镁量超过正常值一倍也无病状）3. 镁合金的应用3.1汽车、摩托车等交通类产品用镁合金２０世纪７０年代以来，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，１９９３－１９９４年欧洲汽车制造商提出“３公升汽油轿车”的新概念。

美国提出了“ＰＮＧＶ”（新一代交通工具）的合作计划。

其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油３公升的轿车，且整车至少８０％以上的部件可以回收。

这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。

据测算，汽车自重减１０％，其燃油效率可提高５．５％，如果每辆汽车能使用７０公斤镁，ＣＯ的年排放量就减少３０％以上。

镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。

世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。

在欧美国家中，各国的汽车厂商正极力争取采用镁合金零件的多少来作为自身车辆领先的标志，大众、奥迪、菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金。

美、欧、日等发达国家投入大量人力和物力，实施多项大型联合研究发展计划，研究用镁合金制造汽车零部件。

这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上应用的发展。

目前，镁合金压铸汽车零部件至少已超过６０种。

例如，已经快速推广的零部件有轮毂、仪表盘、座椅框架、变速箱壳体、转向系统、汽缸盖、进气歧管和刹车踏板架。

正在加紧着手开发的有门框、大的车体外部件、支撑柱、发动机箱体、油底盘。

其中，安装安全气囊的汽车都开始改用镁合金方向盘，这既可减重，又可降低震动，在发生意外撞击时，镁合金可吸收更多的能量，有利于保证驾驶员的安全。

3.2 电子及家电用镁合金汽车行业对镁合金的大量需求，推动了镁合金生产技术的多项突破，镁合金的使用成也大幅度下降，从而促进了镁合金在计算机、通讯、仪器仪表、家电、医疗、轻工等行业的用发展。

其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业。

电子信息行业由于数字化技术的发展，市场对电子及通讯产品的高度的集成化、轻薄化、微型化和符合环保的要求是越来越高。

工程塑料曾作为主要材料，但其强度终究无法和金属相比。

例如，镁合金具有优异的薄壁铸造性能，其压铸件的壁厚可达１ １．５ｍｍ，并保持一定的强度、刚度和抗撞能力，这非常有利于产品超薄、超轻和微型化的要求。

这是工程塑料，甚至铝合金所无法达到的。

在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择。

另外，镁合金外壳可使产品更豪华、美观，也是工程塑料所无法比拟的。

在电子信息和仪器仪表行业的镁合金制品的单位重量和尺寸不如汽车零部件，但它的数量大、覆盖面大，其用量也是巨大的。

所以，近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。

3.3 其它应用领域其它如铝合金添加剂、镁牺牲阳极和型材用镁合金等。

镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐。

目前，作为镁牺牲阳极的镁合金有３万～４万吨／年的市场需求量，且每年以２０％的速度增长。

镁合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或国防领域。

近几年由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用做自行车架、轮椅、康复和医疗器械及健身器材。

4．镁合金的腐蚀镁合金的腐蚀由于镁是极其活泼的金属，其标准电极电位为一2．363V，负电性很强，因此其具有很高的化学反应活性，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中均会遭受严重的化学腐蚀。

镁合金表现出的耐腐蚀性较差的特点严重地阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势，限制了其应用的范围u叫J。

作为一种新型结构材料，镁合金的腐蚀与防护问题越来越受到人们的重视。

4．1．大气腐蚀镁在大气中腐蚀的阴极过程表现为氧的去极化，其耐蚀性主要取决于大气的湿度及污染程度。

一般认为，潮湿的环境对镁合金的影响，只有当同时存在腐蚀性颗粒的附着时才发生作用。

4．2在各种介质中的腐蚀镁及其合金在大多数有机酸、无机酸和中性介质中均不耐腐蚀，甚至在蒸馏水中，去除了表面膜的镁合金也会因为发生腐蚀而析氢。

但在铬酸中，镁表面由于钝化而较为稳定。

在含有cl一及sol一的溶液中，腐蚀速率较大；而在含有si鸥一、c硒一、Cr20；P一和F一等离子的溶液中，由于可能形成保护性的表面膜而腐蚀速率较小。

镁合金在腐蚀碱中耐蚀性好，由于Mg(OH)2沉淀膜的存在，对基体具有很好的保护作用。

4．3电偶腐蚀与全面腐蚀镁的高反应活性使得纯镁和镁合金对不同金相组织而引起的内电偶腐蚀十分敏感。

镁合金的电极电位由于较绝大多数金属的电极电位低，当镁及其合金与其他金属接触时，其一般作为阳极发生电偶腐蚀。

作为电偶阴极的可能是与镁有直接外部接触的异种金属，也可能是镁合金内部的第二相或杂质相。

如果与氢的非平衡电位接近的金属(如Fe、Ni、Cu)构成电位差大的阴极，可导致镁合金发生严重的电偶腐蚀。

而与那些具有较高氢过电位。

的金属(如～、Zn、Cd)组成活化腐蚀电位，对镁合金不会有很大的损害。

镁合金基体与内部第二相形成的电偶腐蚀在宏观上表现为全面腐蚀。

4．4点蚀与丝状腐蚀镁及镁合金不发生晶问腐蚀，因为晶界相对于晶粒来说几乎总是阴极，所以阳极晶粒的区域将受到腐蚀，而不是晶问腐蚀。

镁合金也不发生缝隙腐蚀，因为镁腐蚀相对于氧浓度不敏感。

但镁合金容易发生点蚀，镁是自钝化金属，当镁及其合金暴露于含Cl一的非氧化性介质中，在自腐蚀电位下发生点蚀，在中性和碱性盐溶液中呈现典型的点蚀特征。

重金属污染物也会加快镁合金的点蚀。

4．5应力腐蚀开裂含铝的镁合金却对应力腐蚀开裂非常敏感。

合金的成分对应力腐蚀开裂有影响，Mg—A1合金随铝含量的增加其敏感性增大，铝含量在0．155％～2．50％就能导致应力腐蚀开裂，在6％的铝含量下其影响最大。

锌也能导致镁合金的应力腐蚀开裂，含A1、Zn的AZ 系列的镁合金对应力腐蚀开裂的敏感性最大。

4．6高温腐蚀即使在室温下，镁也会与干燥空气中的氧气直接反应，在573K时能与氮气发生反应，生成M93N2。

此外，影响镁合金腐蚀因素还有：合金化元素对镁合金耐蚀性的影响铸造镁合金中通常加入的合金元素为铝、锌和锰，以及杂质元素（Fe ,Ni ,Co, Cu等）。

工艺流程对腐蚀因素也有影响。

综上所述，镁合金性能的优势显而易见，应用也极为广泛。

要想增强镁合金的使用使用年限必须有效避免镁合金的腐蚀。

通过对引起镁合金腐蚀的因素来抑制腐蚀，有效地提高了防腐效率。

为镁合金的防腐与改良提供了有力的根据。

相信镁合金将成为未来的最普遍金属，并有望代替铁的地位。

参考文献：【1】张津，章宗和等编著. 镁合金及应用. 北京市：化学工业出版社, 2004.07.【2】黎文献主编. 镁及镁合金. 长沙市：中南大学出版社, 2005.06.【3】宋光铃著. 镁合金腐蚀与防护. 北京市：化学工业出版社, 2006.04.【4】卫英慧，许并社等编著. 镁合金腐蚀防护的理论与实践. 北京市：冶金工业出版社, 2007【5】丁文江等著. 镁合金科学与技术. 北京市：科学出版社, 2006.11.。