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1、鎂合金汽車發(fā)動機上的腐蝕與防護班級06030143姓名王力學號32摘要：闡述了現(xiàn)代汽車為節(jié)能、環(huán)保而開始大量采用鎂合金材料;介紹了鎂合金材料的性質特點,采用鎂合金材料制造的汽車部件;并指出鎂材料在汽車工業(yè)中的應用和發(fā)展前景。對鎂合金的腐蝕行為、各種因素對鎂合金腐蝕性能的影響進行了綜述，并指出鎂合金各種表面處理技術的優(yōu)缺點及其未來發(fā)展方向。關鍵詞：輕量化 合金材料 發(fā)動機 汽車鎂合金表面防腐1、前言自人類進入21世紀以來,隨著能源價格的不斷上漲,以及可持續(xù)發(fā)展要求的提高,汽車燃料的經(jīng)濟性問題越來越引起人們的廣泛關注。汽車燃料的經(jīng)濟性與汽車的設計、制造和使用有著
2、密切關系，汽車材料的輕量化是改善燃料經(jīng)濟性的有效途徑。對汽車工業(yè)來說,節(jié)約能源、減少汽車尾氣排放的最有效辦法就是減輕汽車自身的質量,而減少汽車質量的主要途徑是使汽車材料輕量化。汽車質量每減少10%,燃油消耗可以降低6%-8%。要想減輕汽車自重,就必須采用輕質材料。鎂合金材料是自古以來實際應用中最輕的金屬結構材料,是所有現(xiàn)用金屬材料中密度最低的輕金屬材料,因而成為汽車減輕自重以提高其節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。另外,鎂合金材料還具有比強度和比剛度均高、導熱導電性能好、阻尼減震性和電磁屏蔽性強、易加工成形、廢料易回收等特點。由于鎂合金材料的眾多優(yōu)點,其應用適應了全
3、世界對汽車安全、節(jié)能和環(huán)保要求越來越高的趨勢,受到了各國政府和發(fā)達國家汽車制造企業(yè)的高度重視。2、鎂合金在汽車發(fā)動機上應用的原因鎂合金是最輕的金屬結構材料,其密度為1.75g/cm3～1.90g/cm3，比鋁合金約輕36%,比鋅合金約輕73%,比鋼約輕77%。鎂合金的強度和彈性模量較低,但它有高的比強度和比剛度,在相同重量的構件中,選用鎂合金可使構件獲得更高的剛度。鎂合金有很高的阻尼容量和良好的消震性能,它可承受較大的沖擊震動負荷,適用于制造承受沖擊載荷和振動的零部件。鎂合金具有優(yōu)良的切削加工性和拋光性能,在熱態(tài)下易于加工成型。鎂合金的熔點比鋁合金低,壓鑄成
4、型性能好。鎂合金鑄件的抗拉強度與鋁合金鑄件相當,一般可達250MPa,最高可達600多MPa。屈服強度、延伸率與鋁合金相比也相差不大。鎂合金還具有良好的耐腐蝕性能、電磁屏蔽性能、防輻射性能,可進行高精度機械加工。鎂合金具有良好的壓鑄成型性能,壓鑄件比厚最小可達0.5mm,適合制造汽車各類壓鑄件。鎂合金汽車發(fā)動機帶給汽車的好處是顯而易見的。一是它的質量輕,換用鎂合金能減輕整車重量,也就間接減少了燃油消耗量。二是它的比強度高于鋁合金和鋼,比剛度接近鋁合金和鋼,能夠承受一定的負荷。三是它具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性,客易加工,廢品率低,從而降低生產成本。四是它具有
5、良好的阻尼系數(shù),減振量大于鋁合金和鑄鐵,用于殼體可以降低噪聲,用于座椅、輪圈可以減少振動,提高汽車的安全性和舒適性。鎂鋁合金發(fā)動機之所以成功的另一個關鍵因素是，先進的“電子閥（Valvetronic）”系統(tǒng),用可變進氣閥門取代了傳統(tǒng)的發(fā)動機油門。發(fā)動機的“呼吸”是通過不斷改變電子管的升降高度以調節(jié)進氣量來控制，以得到更好的動力響應和績效改進，實現(xiàn)改善性能，節(jié)省燃料12%以及減少廢氣排放的目標。1、鎂合金汽車發(fā)動機所處環(huán)境分析3.1、汽車外部用鎂合金部件的抗腐蝕條件。汽車外部用鎂合金部件主要擔心的是電蝕問題,特別是排氣罩周圍的部件,因為鎂合金活性極強,在設計時
6、要考慮把電蝕降到最小,還必須考慮部件幾何形狀的設計,對緊固件的選擇和采用涂層來克服電蝕問題。汽車部件的幾何形狀設計要考慮避免水、污物的堆積。另外,電蝕還和金屬間的互相接觸有關,鎂對鐵合金特別敏感,所以鋼緊固件必須涂層,但鍍鋅是不能接受的。合適的絕緣墊可以采用,電蝕會隨著絕緣墊厚度的增加而減少,但是涂層的劃傷和孔隙會加速電蝕過程。3.2、汽車動力系用抗蠕變鎂合金的分析。目前,在工業(yè)上使用的鎂合金僅限于在室溫條件下,當暴露在發(fā)動機工作溫度下時,機械性能變劣,因此在汽車的動力系中不能使用,某些含稀土元素的鎂合金可以耐150℃的高溫,但材料成本又太高。但是，在鎂中加
7、入鋁和堿稀土元素可以產生晶界AL11E3析出,其在溫度增加時可以具有抗蠕變性能,而在鎂合金中添加鋁和鈣,還含有最少量的硅和銀,這樣新的鎂合金的性能大有改進,抗拉伸蠕變性能提高40%,壓縮蠕變性能提高25%。3.3、汽車動力系用耐熱鎂合金的分析。汽車發(fā)動機還長期處于高溫高熱環(huán)境中，所以使用鋁-鎂-鍶合金,該合金具有耐高溫性能。合金含鍶2.1%,加入錳以提高合金抗腐蝕性能,在溫度提高到150℃時,鎂鋁鍶合金具有優(yōu)越的機械和物理性能,抗蠕變性能的鎂合金相當于用汽車動力系A380的壓鑄鋁合金。對于新鎂合金來說,在溫度升高時,疲勞極限的降低與最終抗拉強度成正比,新合金
8、的疲勞極限可以和AM60B鎂壓鑄合金相比。這種新鎂合
