Stopy magnezu

Stopy magnezu, jako jeden z najlżejszych materiałów konstrukcyjnych stosowanych komercyjnie, są tradycyjnie stosowane w samolotach i statkach kosmicznych.Stopy magnezu charakteryzują się również wysoką wytrzymałością właściwą i sztywnością elastyczną, dobrą obrabialnością i doskonałą zdolnością tłumienia.

Obecne tendencje do zmniejszania zużycia energii prowadzą do wysiłków zmierzających do minimalizacji zarówno masy całkowitej, jak i masy ruchomej części pojazdów.Dlatego ostatnio coraz częściej rozważane są kute stopy magnezu w zastosowaniach motoryzacyjnych, które mogą znacznie zmniejszyć masę pojazdów.Stopy magnezu są również wykorzystywane do produkcji obudów wielu przenośnych urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe czy notebooki, nie tylko ze względu na lekkość materiału, ale także na łatwość recyklingu i dobre właściwości ekranowania elektromagnetycznego.Zastępują one odlewy wyrobami kutymi, w tym odkuwkami precyzyjnymi o skomplikowanych kształtach.

Układy stopów Mg dzielą się na kompozycje zawierające Al i bez Al.

Najczęściej stosowane są stopy na bazie układu Mg-Al, takie jak Mg-Al-Zn (określane jako AZ) i Mg-Al-Mn (seria AM).Ich słaba odporność na pełzanie związana jest z występowaniem niskotopliwej fazy Mg17Al12, przez co materiały te nie nadają się do zastosowań powyżej 120°C.Mg-Al-RE (seria AE), Mg-Al-Ca-Sr (seria AXJ) i Mg-Al-Sr (seria AJ) mają lepszą odporność na pełzanie, ponieważ ich mikrostruktura charakteryzuje się obecnością drugich faz z układ Al-RE, Al-Sr lub Al-Ca na granicach ziaren, które są związkami trwałymi o stosunkowo wysokiej temperaturze topnienia.Maksymalna temperatura pracy tych stopów nie przekracza 180°C.

Podstawowymi systemami dla stopów magnezu bez Al są stopy zawierające Zr, takie jak Mg-Zn-Zr (seria ZK), Mg-Nd-Y-Zr (seria WE), Mg-Ag-Nd-Zr (seria QE), Mg-Gd-Nd-Zr (Elektron 21), Mg-Zn-RE-Zr (seria ZE), Mg-Th-Zr.Stopy te przeznaczone są głównie do odlewania grawitacyjnego, a ich maksymalna temperatura pracy zbliża się do 300°C.Wśród tych stopów, stop magnezu ZRE1 wykazuje dobre właściwości pełzania do 200°C.Ten stop zawiera cynk, metale ziem rzadkich i cyrkon.Cynk jest zwykle stosowany w połączeniu z aluminium, cyrkonem, pierwiastkami ziem rzadkich lub torem w celu wytworzenia utwardzalnych wydzieleniowo stopów magnezu o dobrej wytrzymałości.Cynk pomaga również przezwyciężyć szkodliwe działanie korozyjne zanieczyszczeń żelazem i niklem, które mogą być obecne w stopie magnezu.Metale ziem rzadkich są dodawane jako „związki miszmetalu” w celu obniżenia kosztów syntezy.
Dodatki pierwiastków ziem rzadkich drastycznie poprawiają ciągliwość i zwiększają wytrzymałość w podwyższonych temperaturach.Zmniejszają również pękanie i porowatość spoin, ponieważ zawężają zakres zamarzania stopów.Cyrkon ma działanie poprawiające ziarno struny w stopach magnezu.Stop Elektron ZRE1 wykazuje doskonałe właściwości odlewnicze, a komponenty są zarówno szczelne, jak i spawalne.

Główne klasy stopów Mg to
• Stopy odlewnicze Mg-Al
• Stopy odlewnicze Mg-Al-Zn
• Stopy odlewnicze Mg-Zn i Mg-Zn-Cu
• Stop odlewniczy Mg-Zn-Zr i Mg-RE-Zn-Zr
• Wysokotemperaturowe stopy odlewnicze Mg
• Obrobione plastycznie stopy Mg

Klucz symbolu stopu dla stopów magnezu:

Litery plus cyfry wskazują pierwiastki stopowe dodane do Mg w % wagowo i zaokrąglone do najbliższej liczby całkowitej.Na przykład AZ31 oznacza stop Mg-3Al-1Zn.