Магний и его сплавы

Магний—металл светло-серого цвета с плотностью 1,74 г/см³ и температурой плавления 651 °С; имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку; аллотропических превращении не имеет.

Магний—химически активный металл, на воздухе окисляется с образованием оксидной пленки МgО, не обладающей защитными свойствами. Эта пленка растрескивается из-за более высокой плотности (3,2 г/см³), чем у самого магния. Магний в слитках, а также изделия из магниевых сплавов не огнеопасны. Опасность может представлять магний в виде стружки, порошка или пыли. Взаимодействие воды с горячим и расплавленным магнием сопровождается взрывом.

Пластическая деформация магния и его сплавов происходит при повышенных температурах. Следует отметить очень хорошую обрабатываемость резанием магния и его сплавов. Магний и его сплавы легко свариваются, в особенности аргонодуговой сваркой. Механические свойства прокатанного и отожженного магния:

σ_в= 180 МПа; σ_0,2= 100 МПа; δ= 15 %; 30 НВ.

Примеси железа, никеля, кобальта и меди снижают коррозионную стойкость магния и сплавов на его основе Магний используется главным образом для получения сплавов на его основе и легирования алюминиевых сплавов. Благодаря большой химической активности к кислороду магний применяют в качестве раскислителя в производстве стали и цветных сплавов, а также для получения трудновосстанавливаемых металлов (титана, циркония, ванадия, урана и др.). Его используют также для получения высокопрочного модифицированного чугуна. В химической промышленности порошкообразный магний применяют для обезвоживания органических веществ (спирта, анилина и др.), а также для получения тетраэтилсвинца, тетраметила и других препаратов, применяемых в качестве добавок к нефтепродуктам и в фармакологии. Магний в порошкообразном виде и в виде ленты горит ослепительно белым пламенем, что используется в пиротехнике, в фотографии для моментальных съемок, в военной технике (сигнальные ракеты, зажигательные бомбы и др.).

В последние годы на основе магния созданы сплавы с особыми физическими и химическими свойствами. Из них изготавливают аноды для источников тока, детали машин с высокими демпфирую-щими свойствами и др.

Для получения сплавов к магнию добавляют различные элементы, повышающие его свойства. К основным легирующим элементам относятся алюминий, цинк и марганец. На рис.6.6.вверху приводятся диаграммы состояния сплавов Мg—Мn, Мg—А1, Мg—Zn, а внизу—диаграммы состав—свойство. Магний с марганцем образуют α-твердый (рис. 6.5, а).

Рис. 6.5. Диаграммы состояния и механические свойства сплавов: а—система Мg—Мn; б—система Мg—А1;

в—система Мg—Zn

Согласно рентгеновским исследованиям может быть марганцевая фаза β. Введение марганца в магний практически не оказывает влияния на прочностные характеристики, но снижает пластичность и вместе с тем повышает сопротивление коррозии и улучшает свариваемость.

В области сплавов, богатых магнием, диаграмма состояния Мg—А1 (рис. 6.5, б) представляет собой диаграмму эвтектического типа с температурой эвтектики 436 °С и содержанием алюминия 32,3 %. В равновесии с α-твердым раствором находится фаза Мg₃Аl₂. Растворимость алюминия в твердом магнии составляет при эвтектической температуре 12,6 %, которая с понижением температуры уменьшается, и при температуре 150 °С составляет около 2,3 %. Содержание алюминия в сплавах до 6...7 % приводит к повышению прочности и пластичности. При большем содержании алюминия прочность резко падает.

Таблица 6.1. Химический состав и механические свойства некоторых отечественных магниевых сплавов

Марка сплава	Содержание элемента, %	Режим ТО	σ_{в, МПа}	σ_{0,2, МПа}	δ,%
Al	Mn	Zn	Др. элем
Деформируемые сплаы
МА1	-	1,3…2,5	-	0,15….0,35Ce;	Отжиг
МА2	3,0…4,0	0,15…0,5	0,2…0,8	Отжиг
МА5	7,8…9,2	0,15…0,5	0,2…0,8	Зак, стар
МА14	-	-	5,0…6,0	0,3…0,9Zr;
МА18	0,5…1,0	0,1…0,4	2,0…2,5	10…11,5 Li; 0,2…1,0Cd;
МА19	-	-	5,5…7,0	0,5…0,9Zr; 0,2…1,0Cd; 1,4…2,0Ne
МА20	-	-	1,0…1,5	0,05…0,12Zr; 0,12….0,25Ce
ВМД-1	-	-	1,2…2,0	2,5…3,5Ti

На рис. 6.6 показаны отливки из магниеволитиевого сплава, полученные разными способами литья.

Рис. 6.6. Отливки из магниеволитиевого сплава при литье в разовые формы (а), кокиль (б), под давлением (в)