镁合金材料及其航天电子产品应用

（一）纯镁及其应用

纯镁化学性质活泼，具有一定的耐腐蚀能力。纯镁为密排六方结构，变形困难。20℃时密度为1.74g/cm3，是铝的2/3倍，是结构材料中*轻的金属。熔点650℃，与铝的熔点650℃相当。沸点1090℃，蒸气压很高，727℃时为1.04kPa，熔化时易燃烧。目前，发达国家镁产量的49.8%应用于铝合金化，17%用于制备压铸镁合金，14.8%用于钢铁冶金过程脱硫，5.6%用于球墨铸铁球化剂，6.3%用于电子和化工，1.8%用于制造变形镁合金，1.3%用于还原金属，0.6%用于普通铸造，2%用于其他用途。由此可见，应用于制造镁合金仅占总产量的20.2%，开发新型镁合金具有极大的潜力。

（二）镁合金用于结构材料的优势

高集成、低质量、多功能、高速率的信息生成、传载和显像设备要求新材料必须在物理性质上具备良好的减振、散热和抗电磁干扰性能；机械性能上具备高的比刚度和比强度；视、感觉上具备美观和触感好；生态方面具备节能和可再生。飞行器质量每降低1g，发射燃料可以节约4kg；航空发动机本身质量降低40%，比功率可以提高约30%[9]。与其它合金相比，镁合金的*大优点是质量轻，其密度约为铝合金的64%，钢的23%Mg的弹性模量比Al低，在作受力零件时必须用加强筋或适当增加零件断面厚度，尽管如此零件的重量仍可减轻20%左右。镁合金的特点是具有良好的机械加工性能，其切削速度大大高于其它金属，而且另一个突出的特点是不需要磨削和抛光，不使用切削液即可得到光洁的表面。镁合金的其它性能包括：阻尼性、尺寸稳定性、抗冲击和抗压缩能力以及具有高的导热率、无毒性、无磁性、不易破碎等优点。然而，通过结构优化设计而降低发动机质量的空间已经很小，研发高比强度新材料成为**可行的途径。结构材料中*轻的镁合金具有友好的生物兼容性、*高的比强度和比刚度、优良的工艺性能、较好的耐腐蚀性能、良好的导热和减振及电磁屏蔽性，被认为是制备电器产品壳体和架体、运输工具和航天飞行器零部件*具有前途的材料。我国镁资源丰富，价格与铝相当，这对于发展我国航空航天大支柱产业，开发新型镁合金提供了必要的资源保证。

（三）超高强度镁合金及其应用

由于镁合金品种少、强度低和塑性差，因此，综合开发镁及镁合金已成为国际共识，并确立了7个主要研发方向：降低生产成本、研究和开发产品的制备工艺、防腐与表面处理、提高合金室温和高温机械性能、新材料开发、进一步开发航空航天领域的应用、快速凝固与后续加工。快速凝固之所以被作为其中重要的研究方向，是由于利用快速凝固可以研究凝固过程的基本原理，制备超高性能非平衡材料。通常情况下，快速凝固制备的镁合金强度＞500MPa，比强度＞250MPa（g*cm3），因此被称为超高强度镁合金。近年来，快速凝固应用于镁合金方面取得可喜成绩，超高强度镁合金抗拉强度已经达到了935MPa，比强度达到了480MPa（g*cm3），远远高于超高强度钛合金（抗拉强度1167MPa，比强度260MPa（g*cm3））。研究发现镁合金中加入Y和重稀土合金元素可以获得300℃以下稳定存在的亚稳相。该类合金在保证了工艺性能不变条件下，通过亚稳相强化后具有优异的室温、高温性能和耐腐蚀性能。

目前，镁合金快速凝固的研究工作主要集中在几个发达国家，研究和制备的材料应用目标明确，即航天器和飞行器。美国军方、飞机和发动机制造商联合研究结果表明，镁合金除了通常提到的优点外，还有一定的耐高温能力、可以与液体燃料接触、可以防止高空臭氧腐蚀和空间射线辐射、可以防止短电磁波、高能粒子和流星体的轰击，由其制备的零部件因质量降低可带来巨大的经济效益。为此，美国、以色列和欧共体投入巨资，研究和开发超高强度镁合金以及其在航空航天领域的应用，其原因不仅是因为超高强度镁合金可以降低飞行器的质量，更重要的是可以改善飞行器的飞行姿态。