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一文了解超轻镁锂合金“LZ91”

2020-09-09

超轻镁锂合金LZ91是将锂元素作为主要合金化元素及少量其他合金元素(如锌等),添加到镁合金中制备而成。镁锂合金早在1960年便被美国的NASA应用于航天领域中,我国对镁锂合金的研究起步较晚,在2010年中铝郑州有色金属研究院在该领域获得突破研制出了超轻镁锂合金,引领了我国镁锂合金的发展。

镁锂合金有许多不同的牌号,其中LZ91这种牌号的镁锂合金的含锂量约在8wt.%-10wt.%,含锌量约为0.8wt.%-1.5wt.%,密度为1.48g/cm^3,在100℃以下温度时硬度为45HB-75HB、抗拉强度为160MPa-180MPa、屈服强度为110MPa-130MPa、断裂伸长率为15%-35%

与普通镁合金相比镁锂合金LZ91具备以下优势:

1、镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料,镁锂合金LZ91的密度比普通工业镁合金低15%25%,比铍合金低25%30%,比铝合金低50%

2、具有优异的比强度、比刚性,镁锂合金的比刚性是钢铁的22(从材料刚性来看,若普通钢的比刚性为1、镁的比刚性为18.9、镁锂合金的比刚性为22.68)

3、具有超塑性,高温拉伸镁锂合金LZ91的延长率最高可达758%,可对其采用近终形成型的生产工艺。

4、导电导热,在密度相当的情况下镁锂合金LZ91的导热率约是塑料的300-400倍,是碳纤维复合材料的30-50倍,导电性约是塑料的10^16倍,是碳纤维复合材料的10^4倍,其中LZ91的热导率约为55/mk

5、金属中比阻尼系数最大、减震优势显著,镁锂合金具有较高的内耗系数,能够将能量消耗于金属内部,可以有效减少震动,提高设备稳定性。

6、优异的电磁屏蔽性能,对于不同波段的电磁波具有较好的屏蔽作用,如果用作防干扰控制柜柜体、精密电子元件壳体、3C设备壳体可提高设备的安全性和准确性,如果使用其作为壳体还能减少电磁对人体的损害。

7、良好的焊接性能,镁锂合金的焊接工艺与镁合金的相差不大,易于与本体合金及其他镁合金进行熔焊,也可采用TIG焊、电子束焊、激光焊、搅拌摩擦焊及钎焊等技术进行焊接。

8、优异的机械加工性能和冷成型能力,镁锂合金LZ91的冷轧总加功率可达90%,能够进行室温冲压成型,且成品率在90%以上。

不足之处:

1、耐腐蚀性相对较差,由于Li元素的缘故使该合金的耐蚀性大幅下降,需要进一步做表面处理。

2、表面氧化着色能力不如铝合金。

3、成本相对略高,无论是生产原料还是后期做表面处理都比普通的镁合金要高。

应用领域:

超轻镁锂合金LZ91在航空航天领域可用作火箭舱体、登月平台构件等,在军事领域可用作导弹尾翼及壳体、装甲防弹材料、便携式单兵雷达等,在民用3C领域可用作笔记本壳体、手机壳体、相机外壳等。

镁锂合金LZ91不仅具备镁合金的优异性能,而且其密度小、抗高能粒子穿透能力强等特点更能满足现代社会对轻质材料的需求,未来在航空航天和通讯等领域将具有更广阔的应用前景。