Алюминиевые и магниевые сплавы

2.3 Применение 

         Магний применяют в  виде металлических пластин при защите от коррозии морских судов и трубопроводов. Защитное действие магниевого «протектора» связано с тем, что из стальной конструкции и магниевого протектора (магний стоит в электрохимическом ряду напряжений левее, чем железо) создаётся электрическая цепь. Происходит разрушение магниевого протектора; основная же стальная часть конструкции при этом сохраняется. В металлургии магний используют как «раскислитель» – вещество, связывающее вредные примеси в расплаве железа. Добавка 0,5% магния в чугун сильно повышает ковкость чугуна и его сопротивление на разрыв. Используют магний и при изготовлении некоторых гальванических элементов.

         Сплавы магния играют в  технике очень важную роль. Существует целое семейство магниевых сплавов  с общим названием «электрон». Основу их составляет магний в сочетании с алюминием (10%), цинком (до 5%), марганцем (1-2%). Малые добавки других металлов придают «электрону» различные ценные свойства. Но главным свойством всех видов «электронов» является их лёгкость (1,8 г/см³) и прекрасные механические свойства. Их используют в тех отраслях техники, где особенно высоко ценится лёгкость: в самолёто- и ракетостроении. В последние годы созданы новые устойчивые на воздухе магниево-литиевые сплавы с совсем малой плотностью (1,35 г/см³). Их использование в технике очень перспективно. Магниевые сплавы цены не только из-за своей лёгкости. Их теплоёмкость в 2-2,5 раза выше, чем у стали. Аппаратура из магниевых сплавов нагревается меньше стальной. Используют и сплав алюминия с большим содержанием магния (5-30%). Этот сплав «магналит» твёрже и прочнее алюминия, легче обрабатывается и полируется. Число металлов, с которыми магний образует сплавы, велико. Из диаграммы, иллюстрирующей правило Юм-Розери, ясна удивительная особенность магния не смешиваться в расплаве со своим близким по положению в таблице Менделеева соседом – бериллием. Из-за сильного различия межатомных расстояний не образует магний сплавов и с железом.

         Среди кислородных соединений Mg нужно отметить оксид магния MgO, называемый также жжёной магнезией. Он применяется в изготовлении огнеупорных кирпичей, т.к. температура его плавления 2800^оС. Жжёная магнезия используется и в медицинской практике.

         Интересны силикаты магния – тальк 3MgO*4SiO₂*H₂O и асбест CaO*MgO*4SiO₂, обладающие высокой огнестойкостью. Асбест имеет волокнистое строение, поэтому его можно прясть и изготавливать из него спецодежду для работы при высоких температурах. Карбонаты и силикаты магния в воде нерастворимы.

         Интерес к магнию и сплавам  на его основе обусловлен, с одной стороны, сочетанием важных для практического использования свойств, а с другой стороны, большими сырьевыми ресурсами магния. Велика сфера использования магния и магниевых сплавов со специальными химическими свойствами, например в источниках тока и для протекторов при защите стальных сооружений от коррозии.

         В СНГ, как и за рубежом, имеются большие запасы минерального сырья магния, удобные для его  извлечения. Это месторождения твёрдых  солей, содержащих магний, а также  рассолы ряда соляных озёр. Кроме того, магний может извлекаться из морской воды. Таким образом для магния не стоит проблема истощения сырьевых ресурсов, которая приобретает всё большее значение для многих других, промышленно важных металлов. Хотя магний является одним из основных промышленных металлов, но объём его производства продолжает заметно уступать объёму производства алюминия и стали.

         Определённую ориентировку в потребностях промышленности в  магнии даёт рассмотрение его производства и потребления в развитых капиталистических и развивающихся странах. После второй мировой войны и вплоть до начала 70-х годов XX столетия в них наблюдался непрерывный рост производства и потребления магния, затем произошла его стабилизация. Крупнейшим производителем магния в капиталистических странах являются США, доля которых в общем производстве несколько больше 50%.

         Конструкционные магниевые  сплавы – это лишь одна, причём не самая большая по объёму область  применения магния. Магний широко используется как химический реагент во многих металлургических процессах. В частности, он применяется в чёрной металлургии для обработки чугуна с целью десульфурации. В общем в последние годы имеется тенденция к расширению применения магния в качестве химического реагента. Значительное количество магния используется для получения титана, и надо искать пути повышения эффективности применения его в этих целях. Проявляется также значительный интерес к магнию и сплавам на его основе как аккумуляторам водорода.

         Имеется определённая предубеждённость против магниевых сплавов со стороны потребителей в отношении их пожароопасности, низкой коррозионной стойкости, повышенной чувствительности к концентраторам напряжений. Эту предубеждённость следует преодолевать. В то же время следует продолжить работы, направленные на улучшение служебных характеристик магниевых сплавов, в частности на повышение их коррозийной стойкости. 

         Основные  тенденции в развитии потребления магния в мире. 

         В последние годы за рубежом  положение магния как одного из масштабных промышленных металлов упрочнилось: в 1980 году впервые в мирное время был превзойдён максимальный уровень производства магния военного 1943 года. Несмотря на отдельные спады, обусловленные общей неблагоприятной коньюктурой, потребление магния оставалось стабильным, хотя цены на него и выросли в 1,9 раза.

         Самым крупным производителем и потребителем первичного магния за рубежом остаются США, но их доля в  мировом потреблении за 1975-85гг сократилось  с 51,7% до 41,5%. Норвегия и США – крупнейшие экспортёры магния: по 36-45 тыс. тонн в год. США являются также крупнейшим производителем магния из вторичного сырья.

         Второе место по объёма потребления магния занимает Западная Европа (30%). Потребление магния в  Японии оценивается на уровне 20-25 тыс. тонн в год, из которых 69% расходуется в производстве алюминиевых сплавов и высокопрочного чугуна, на отливки из магниевых сплавов – 4,9%.

         Магний за рубежом используется во многих отраслях промышленности. Всё  разнообразие направлений использования  можно условно разделить на 3 группы:

1. Применение магния в производстве алюминиевых сплавов, в которых добавляют от 0,5% до 10% магния. Алюминиевые сплавы, содержащие магний, отличаются высокой удельной прочностью, коррозийной стойкостью и хорошо обрабатываются резанием.
2. Приготовление сплавов конструкционного назначения на основе магния. Содержание магния в таких сплавах 90-98%. Деформируемые магниевые сплавы и литые заготовки из них находят применение в ряде отраслей промышленности, прежде всего в аэрокосмической промышленности, далее идут военная и автомобильная.
3. Использование магния в качестве химического реагента в чёрной и цветной металлургии для восстановления Be, Ti, U, Zr, Hf и др.металлов, в химии (в основном в реакции Гриньяра), также в качестве расходуемых анодов для катодной защиты от коррозии стальных конструкций, подземных трубопроводов и резервуаров. Магний в этих процессах полностью расходуется. Лом и отходы не образуются, в отличии от первых двух групп, где он может повторно использоваться в виде вторичных сплавов.

      В условиях дефицита магния также актуальной является задача более рационального использования имеющихся ресурсов металла, сокращение потерь его на всех этапах переработки и использования. Например, более эффективно может быть использован вторичный магниевый сплав типа МА9С6 для легихрования алюминиевых сплавов взамен первичного металла. Предпочтительнее выглядит и прямое использование отходов из магниевых сплавов в виде брикетов стружки взамен чушкового металла, например, для десульфурации или модифицирования чугуна, производстве модификаторов типа железо-кремний-магний.

      Использование магния в аппаратах космической  и авиационной техники, автомобилестроении, различных агрегатах и ответственных  приборах предъявляя особые требования к технологии производства литья  из магниевых сплавов. Потребность народного хозяйства в магнии и магниевых сплавах значительно превышает возможность их производства. Это ставит перед металлургами, технологами и разработчиками новые проблемы повышения качества литья, использования лома и стружки,  создание безотходных и малоотходных технологий производства. Обостряются вопросы экологии. 

3.Алюминиево- магниевые сплавы (общие характеристики) 

Сплавы на основе системы Al-Mg (магналии) обладают малой плотностью, высокой прочностью и пластичностью, удовлетворительной свариваемостью, хорошей обрабатываемостью резанием и высокой коррозийной стойкостью в атмосферных и морских условиях, в агрессивных средах на основе азотной кислоты.

Однако они имеют  рад существенных недостатков: низкие литейные свойства; повышенную чувствительность к естественному старению, что ведет к значительной потере пластичности; низкую теплопрочность (по показателям жаропрочности сплавы занимают одно из последних мест среди алюминиевых сплавов).

Рабочие температуры  сплавов не должны превышать 100 С. При общей высокой коррозийной стойкости сплавов марки АМгЮ подвержен коррозии под напряжением и коррозийному растрескиванию.

Сплавы средней  прочности, содержащие 4,5- 8 % Mg( марки АМг5К, АМгбл, АМгблч, АМг5Мц, АМг7), применяется в литом состоянии без термической обработки.

Сплавы марок  АМгбл и АМгблч могут применяться  и в закаленном состоянии, хотя эффект от закалки незначителен.

Введение в сплавы марок АМг5К АМг7 кремния улучшает их жидкотекучесть. Неупрочняемые сплавы применяются для изготовления малонагруженных и средненагруженных деталей.

Сплавы марок  АМгЮ,АМгЮч и Амг5К не рекомендуются  к использованию в новых конструкциях.

Сплавы содержащие 9,3- 13% Mg, применяются в закаленном состоянии( марки АмгП, АМгЮ, АМгЮч). Уменьшая содержание вредных примесей железа и кремния в сплавах АМгЮ и особенно марки АМгЮч, а также вводя добавки титана и циркония, повышают исходную пластичность сплавов и уменьшают их чувствительность к естественному старению. Кроме того цирконий и титан, модифицируя структуру, повышают прочность сплава. Бериллий уменьшает окисляемость сплавов в жидком состоянии.

Термически упрочняемые  сплавы применяются для нагруженных  деталейи элементов конструкций  в судостроении, авиастроении, транспортном машиностроении. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы:

1. www.revolution.allbest.ru/chemistry/
2. www.edition.ru/referat/ref/
3. www.ukrbascompany.at.ua/index/splavy_aljuminievye

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Министерство  образования и  науки РФ 
 

Саратовский государственный  технический университет 
 

Кафедра «Материаловедение и высокоэффективные процессы обработки» 
 
 
 
 
 

Реферат 

по дисциплине 

«Материаловедение» 
 

Тема: Алюминиевые и  магниевые сплавы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

«Выполнил»                                                                                            «Проверил» 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2010