I. คุณสมบัติทางกายภาพและประสิทธิภาพเชิงกล
ความหนาแน่นและน้ำหนักเบา
แมกนีเซียมอัลลอยมีความหนาแน่นเท่านั้น1.74g\/cm³(เช่นเกรด AZ31) เกี่ยวกับเบากว่า 35%กว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์ (2.7g\/cm³).
ด้วยความแข็งแรงที่เท่ากันแมกนีเซียมอัลลอยด์ช่วยให้น้ำหนักเบามากขึ้น ตัวอย่างเช่นกรอบจักรยานที่ทำจากโลหะผสมแมกนีเซียมสามารถลดน้ำหนักได้ 30% การตัดการใช้พลังงาน 5% มากกว่า 100 กม. ของการขี่จักรยาน
ความแข็งแกร่งและความแข็ง
| คุณสมบัติ | แมกนีเซียมอัลลอยด์ (AZ31) | อลูมิเนียมอัลลอยด์ (6061- t6) | อลูมิเนียมอลูมิเนียม Alumold500 |
|---|---|---|---|
| แรงดึง | 220 MPa | 276 MPa | 472 MPa |
| ความแข็งแรงเฉพาะ | 126 MPa\/(g\/cm³) | 102 MPa\/(g\/cm³) | 170 MPa\/(g\/cm³) |
| ความแข็งทั่วไป | 40%–100% HRB | 60%-100% HRB | 80-85 HRB |
ความทนทานและอายุการใช้งาน
โลหะผสมแมกนีเซียมมีอายุการใช้งานที่อ่อนล้าต่ำกว่าโลหะผสมอลูมิเนียม ตัวอย่างเช่นเฟรมจักรยานแมกนีเซียมมักจะใช้เวลา 2-3 ปี (จำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง) ในขณะที่เฟรมอลูมิเนียมสามารถให้บริการได้นานกว่า 5 ปี
แม่พิมพ์อลูมิเนียม (เช่น Alumold500) สามารถอยู่ได้นานถึง150, 000 รอบในขณะที่แม่พิมพ์แมกนีเซียมต้องการการบำรุงรักษาบ่อยขึ้นเนื่องจากความเสถียรทางความร้อนลดลง
ii. การประมวลผลและความแตกต่างของต้นทุน
การเปรียบเทียบกระบวนการหล่อตาย
| พารามิเตอร์ | โลหะผสมแมกนีเซียม | อัลลอยอลูมิเนียม |
|---|---|---|
| อุณหภูมิหลอมละลาย | 620–680 องศา (ก๊าซเฉื่อย) | 610–670 องศา (ไนโตรเจน) |
| ความเร็วในการฉีด | 1 0 0 m\/s (ผนัง 0.5 มม.) | 30–60 m\/s (ผนังมากกว่าหรือเท่ากับ 1.2 มม.) |
| อายุการใช้งานแม่พิมพ์ | รอบ 100k - 1550k | รอบ 50k - 80k |
องค์ประกอบค่าใช้จ่าย
การผลิตโลหะผสมแมกนีเซียมต้องการการป้องกันก๊าซเฉื่อย (SF₆ + CO₂) ซึ่งนำไปสู่ต้นทุนอุปกรณ์สูงกว่า 40%มากกว่าอลูมิเนียม
ค่าใช้จ่ายทั้งหมดสำหรับแท่งแมกนีเซียม: ประมาณ¥ 120\/kg
แท่งอลูมิเนียม:¥ 30–50\/kg,
อย่างไรก็ตามประโยชน์การประหยัดน้ำหนักของแมกนีเซียมสามารถชดเชยส่วนหนึ่งของค่าใช้จ่ายได้
iii. ความเหมาะสมของแอปพลิเคชัน
เมื่อใดที่จะชอบแมกนีเซียมอัลลอยด์
การบินและอวกาศ: ชิ้นส่วนโครงสร้างที่สว่างเป็นพิเศษ (เช่นการตกแต่งภายในห้องโดยสาร) ซึ่งน้ำหนักลดลงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงโดยตรง
อุปกรณ์กีฬา: จักรยานเกรดการแข่งขันและ E-Bikes-การลด 1 กก. สามารถเพิ่มความเร่งได้ 8%
อาคารมือถือ: ประสิทธิภาพการเกิดแผ่นดินไหวที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับอลูมิเนียมลดการถ่ายโอนการสั่นสะเทือน 30%
สถานการณ์ความได้เปรียบของอลูมิเนียมอัลลอยด์
การผลิตแม่พิมพ์: Alumold500 มีความต้านทานแรงดึง 472 MPa และการขยายตัวทางความร้อนต่ำ - เหมาะสำหรับการฉีดยาที่แม่นยำ
อุปกรณ์ไฟฟ้า: การนำไฟฟ้าสูงมากกว่าหรือเท่ากับ 61% IACS (เช่น 1350- O แท่งอลูมิเนียม) เหมาะสำหรับความต้องการปัจจุบันสูง
โครงสร้างที่ทนต่อการกัดกร่อน: E.g., solar panel frames – salt spray resistance >3,000 ชั่วโมงโดยมีค่าใช้จ่ายวงจรชีวิตที่ลดลง
iv. ข้อ จำกัด และความเสี่ยง
ข้อ จำกัด ของโลหะผสมแมกนีเซียม
ความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชัน: แมกนีเซียม-สัญลักษณ์ตนเองที่ 310 องศา; จำเป็นต้องมีมาตรการต่อต้านการระเบิดอย่างเข้มงวดในระหว่างการประมวลผล อัตราการเกิดออกซิเดชันเร็วกว่าอลูมิเนียม 3 ×
การกระจายความร้อน: การนำความร้อนมีเพียง 156 W\/(M · K) เทียบกับอลูมิเนียม 205 W\/(M · K) จำกัด ประสิทธิภาพอุณหภูมิสูง
ข้อ จำกัด อลูมิเนียมอัลลอย
ความแข็งแรงเฉพาะที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแมกนีเซียม น้ำหนักเบามากอาจต้องใช้ทางเลือกคาร์บอนไฟเบอร์
อลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูง (เช่น 7075- T6) มีความเหนียวต่ำกว่าและต้องการการรักษาพื้นผิวเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของความเครียด
คำแนะนำการเลือก
หากน้ำหนักเบามากเป็นลำดับความสำคัญและงบประมาณให้เลือกโลหะผสมแมกนีเซียม(เช่นแท่ง AZ31) ด้วยสารเคลือบต่อต้านออกซิเดชั่น
เพื่อความทนทานและความคุ้มค่าในการก่อสร้างหรือการใช้งานพลังงานใช้โลหะผสมอลูมิเนียมประสิทธิภาพสูง(เช่น 6061- T6 หรือ Alumold500)
