Магниевые сплавы

Ма́гниевые спла́вы, сплавы на основе магния (Mg), наиболее лёгкие металлические конструкционные материалы. Разработаны на основе систем магний – металл (Ме). Содержат в основном легирующие добавки алюминия (Al), цинка (Zn), марганца (Mn), лития (Li), циркония (Zr), а также редкоземельные металлы, серебро (Ag), кадмий (Cd), бериллий (Be) и др.

Общее количество добавок в магниевых сплавах может достигать 10–14 % по массе. В магниевых сплавах вредными примесями являются никель (Ni), железо (Fe), кремний (Si) и медь (Cu), которые снижают их коррозионную стойкость. Для предотвращения окисляемости магниевых сплавов в расплавленном состоянии используют малые количества бериллия (Be) [(иногда кальция (Ca)] в качестве технологических добавок.

Магниевые сплавы по способу производства из них полуфабрикатов и изделий делятся на литейные и деформируемые (в том числе гранулированные).

Литейные магниевые сплавы применяются для изготовления фасонных отливок, готовых деталей. Деформируемые – для производства полуфабрикатов прессованием, прокаткой, ковкой и штамповкой.

Магниевые сплавы имеют малую плотность – 1500–1900 кг/м³ ; характеризуются высокими удельными прочностью и жёсткостью при изгибе и кручении, способностью к поглощению ударных и вибрационных нагрузок, удовлетворительной выносливостью и надёжностью деталей, работающих на продольный и поперечный изгиб, а также отличной обрабатываемостью резанием.

Большинство магниевых сплавов хорошо свариваются (прочность сварных соединений 230–305 МПа). Магниевые сплавы практически не взаимодействуют с ураном и обладают малой способностью поглощать тепловые нейтроны.

Различают магниевые сплавы высокопрочные (прочность литейных сплавов до 300 МПа, деформируемых до 380 МПа), жаропрочные (применяемые для длительной эксплуатации при температурах до 250–300 °C), ультралёгкие (легированные литием, с повышенной коррозионной стойкостью (литейные на основе магния–алюминия–цинка–марганца).

Магниевые сплавы могут использоваться при криогенных температурах.

Магниевые сплавы с уникальными свойствами (например, более высокой, в 1,2–2 раза, прочностью по сравнению с магниевыми сплавами, изготовленными традиционными способами) получают с применением таких технологий, как сверхбыстрая кристаллизация, гидроэкструзия, бесслитковая прокатка, сверхпластичная деформация, и др. в сочетании с комплексным легированием.

Разрабатываются композиционные материалы на основе магниевых сплавов, обладающие, например, практически нулевым коэффициентом линейного термического расширения, высокими прочностью и модулем упругости, для изготовления деталей с высокой стабильностью линейных размеров в широком диапазоне температур (от –196 до 300 °C).

К недостаткам магниевых сплавов относятся опасность воспламенения при длительном воздействии температуры (свыше 300 °C для стружки и свыше 450 °C для изделий из магниевых сплавов) и пониженная коррозионная стойкость.

Для защиты от коррозии поверхности изделий из магниевых сплавов используются различные неметаллические неорганические грунтовки с последующим нанесением лакокрасочных покрытий и др. Создаются эффективные покрытия и способы их нанесения, например, оксидно-керамические покрытия с применением технологии плазменно-электролитического оксидирования.

Магниевые сплавы широко применяются:

для изготовления изделий авиакосмической и ракетной техники (колёса и вилки шасси, двери кабин, детали планёра самолёта, различные рычаги, насосы, коробки передач и др.);
в приборостроении (корпуса и детали приборов);
в автомобилестроении (диски колёс, корпуса масляных насосов, картеры сцепления);
в ядерной энергетике (оболочки твэлов в атомных реакторах);
при производстве спортивного инвентаря (рукояти спортивных луков, рамы велосипедов);
при производстве медицинской аппаратуры и др.