镁

1华亿镁业生产部王宁宇2012年6月12日主要内容1.镁1.1镁的特性1.2镁元素的来源1.3镁的发展历史1.4镁的应用领域1.5镁的提取方法2主要内容2.镁合金2.1镁合金的特性2.2中国镁合金的加工历史2.3镁合金的应用2.4镁合金的分类2.5镁合金的生产2.6镁合金的牌号31.镁化学符号Mg，在元素周期表中为IIA族，原子序数为12，相对原子量24.305，化合物价+2。41.1镁的特性1.1.1物理性质银白色密度（99.9%):20℃1.738g/cm3；680℃1.55g/cm3熔点：650℃沸点：1107℃1.1.2化学性质A、与氧的亲和力大，其表面易被空气氧化；镁在其熔点以上易在空气中燃烧，发出眩目的白光。B、与冷水发生缓慢反应，与热水和酸类发生强烈反应生成氢气和相应镁化物。C、镁与氢发生反应生成氢化镁。51.2镁元素的来源镁是在自然界中分布最广的元素之一，海水含量为0.12%。地壳中为2.5%。主要存在于：白云石：dolomite(CaMg(CO3)2)菱镁矿：magnesite(MgCO3)光卤石：Carnallite(KMgCl3.6H2O).纯度99.8%的镁可以应用，但纯镁很少应用于工程中。61.3镁的发展历史1.3.1近代镁的发展历史1808年Davy使用电解法首次分离出金属镁；1828年法国科学家A．A．Bussy用金属钾将镁从熔融的氧化镁中置换出来；1833年Faraday使用电解无水氯化镁获得镁金属；1852年R．Bunsen建立了一个小型实验电解槽用电解法生产镁；1886年以Bunsen的电解槽为基础，在德国建立了首个商业性电解镁厂；7近代镁的发展历史1913年开始氧化镁真空热还原法炼镁；1916年美国DOW化学公司开始生产工业化电解镁；1924年用硅作还原剂还原氧化镁；1932年用铝硅合金作还原剂还原氧化镁；1941年初由加拿大化学家皮江·拉维里(L.M.Pidg)首先研制成功；1942年在加拿大安大略省的哈雷(Haley)建成世界上第一座皮江法炼镁厂；1952年日本开始独立进行皮江法炼镁试验,于1955年建立了年产3000吨的古河镁厂。81.3.2中国镁的历史我国最早于1958年由东北工学院和沈阳市同进工厂合作,在东北工学院建立了热法炼镁试验厂；1961年在鞍山市通用机械厂进行了皮江法炼镁的半工业化试验；80年代中期,「抚顺铝厂镁车间(现在的镁分厂)是我国唯一生产商品镁的厂家。年产量也仅有220吨。91.4镁的应用领域镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产炼钢脱硫三大领域，还用在稀土合金、金属还原及Kroll法制备钛、牺牲阳极。从18世纪初开始，苦卤（MgCl2）和泻盐（MgSO4·7H2O）就已作为药品得到了使用。电子3C产品汽车零部件航空器10镁的应用领域生产铝合金：铝合金中的添加元素。压铸镁合金铸件：在镁压铸中，北美、拉美、西欧用量最多。镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右。炼钢脱硫：使用镁粒脱硫效果比碳化钙好，吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%。11镁的应用领域金属还原剂：如稀土合金、钛等。镁牺牲阳极：石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。镁牺牲阳极121.5镁的提取方法电解法电解熔融氯化镁制得金属镁热法(碳热法、硅热法)在反应炉中用硅铁还原而制得金属镁在世界范围内，电解法炼镁占主导地位，2000年电解法产量占60%。131.5.1硅热法炼镁（1）硅热法（皮江法)炼镁工艺原理：以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，配料、粉磨后压制成球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶粗镁。再经熔剂精炼得到商品精镁锭。14硅热法炼镁(2)化学反应式为：（1）白云石煅烧：（2）罐中的还原反应白云石回转窑煅烧15硅热法炼镁(3)皮江法炼镁生产工序（1）白云石煅烧：白云石在窑炉中加热至1200℃，烧成煅白（MgOCaO）；（2）配料制球：煅白、硅铁粉和萤石粉（CaF2）计量配料、粉磨，然后压制成球团；（3）还原：料球团在1200℃、13.3Pa的还原罐中保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁；（4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成精镁锭；（5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂。16球团料氟化钙硅铁煤料仓&称重球磨机还原炉1200℃还原罐粗镁精炼炉废渣铸造机镁锭回转窑白云石煤气发生器蒸汽真空系统排烟真空泵1.5.2硅热法炼镁工艺流程172.镁合金镁中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等制成镁合金18金属钙铝锰合金稀土合金2.1镁合金的特性镁合金的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。192.2中国镁合金的加工历史1952年2月4日，时任中央财经委员会主任的陈云撰写了《审查一个工厂初步设计议定书的报告》，并经毛泽东、朱德、周恩来、刘少奇等党和国家领导人亲笔阅定。根据这个《报告》，新中国第一个铝镁合金加工企业开始在哈尔滨筹建。1952年春天，在侵华日军731细菌工厂的废墟上，被命名为“一零一厂”。202.3镁合金的应用镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括飞机工业、汽车工业、摩托车工业、自行车工业等）、3C领域等。21从20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。在国外，B-36重型轰炸机用镁合金簿板；喷气式歼击机用镁板，使结构零件的数量从47758个减少到16050个；“德热来奈”飞船的起动火箭“大力神”用了变形镁合金；“季斯卡维列尔”卫星中使用了变形镁合金；我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件。2.3.1镁合金在航空航天领域的应用22镁合金在汽车上用作零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱，之后用量和应用部位逐渐增加。在欧洲，已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车，每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5kg镁。乐观的估计认为，出于减重的需求，每辆汽车对镁的需求将提高至70—120kg。目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。2.3.2镁合金在汽车领域的应用232.4镁合金的分类Mg-Mn系、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系和Mg-RE-Zr系分为形变镁合金和铸造镁合金。242.4.1形变镁合金（1）常用变形镁合金：Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr、Mg-Mn系；AZ31、AZ61、AZ80、ZK60、M1A；（2）超轻Mg-Li系变形镁合金：LA141、Mg-40%Li(ρ1.0g/cm3)252.4.2铸造镁合金Mg－Al铸造合金Mg－Al－Zn铸造合金Mg－Zn铸造合金和Mg－Zn－Cu铸造合金Mg－Zn－Zr铸造合金和Mg－RE－Zn－Zr铸造合金262.5镁合金的生产镁合金锭的生产熔解、精炼、铸锭镁合金的加工铸造：砂型铸造、压铸、触融压铸272.5.1镁合金锭的生产（1）镁合金锭生产工艺：镁在低碳钢坩埚中熔化、合金化、精炼或净化,因为镁与钢的反应很缓慢。熔化阶段：用含有氯化物的混合熔剂如MgCl2、KCl或BaCl覆盖。在浇铸前必须去除氯化物，以避免影响耐蚀性。合金化、精炼阶段：用混有CaF2、MgF2和MgO的混合物形成覆盖层以隔绝空气。常用硫的氟化物SF6、SO2保护熔体，以降低熔体的氧化烧损和制造成本。28（2）镁合金锭生产工艺流程292.5.2镁合金的加工（1）加工成形工艺：轧制、锻造、挤压热室压铸挤压成形30（2）镁合金的加工成形工艺高压铸造广泛用于镁合金零件-热室压铸-冷室压铸-挤压铸造铸造设备和成型方向垂直安放-直接挤压铸造-间接挤压铸造触变铸造Thixocasting比较新的工艺：基于半液态合金具有的触变特性。312.6镁合金的牌号英文字母（两个）+数字（两个）+英文字母第一个字母：含量最大的合金元素；第二个字母：含量为第二的合金元素。表示两个主要合金元素的含量：第一个数字：第一个字母的重量%；第二个数字：第二字母的重量%。标识代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金。32镁合金的牌号33谢谢大家！34