锂(Li)为一种银白色的
轻金属,密度0.53g/cm3,硬度0.6。金属锂可溶于液氨。镁是六方密排
晶体,在镁中加入锂形成镁锂合金后,是四方晶体。
镁锂合金概述
镁锂合金(magnesium-lithium alloy )它是结构
金属材料中密度最低者,在镁金属中添加锂元素,一般含锂14-16 %,其比重介于1.4-1.6,较一般
镁合金的1.8更低,比塑料密度略高,强度220~340MPa,
弹性模量40GPa。阻尼大,是铝合金的十几倍,也就是能吸收
冲击能量,减震降噪效果好.在屏蔽
电磁干扰方面,镁锂合金也有突出表现。
镁锂合金材料除超轻外,最大特色为可常温
塑性加工成型,如轧延、冲压等技术大量生产,也可铸造成型和
半固态注塑成型。
镁锂合金发展
中国汽车工业和3C等行业的转型升级及其
中国经济地位的显著提升,镁锂合金行业令市场看好。其中,汽车行业的轻量化,环保化需求,尤其是
新能源汽车的发展,以及镁锂合金研发技术和回收利用技术的不断进步,对促使镁锂合金的广泛应用将是
利好消息。
镁锂合金在医药化工和航空航天工业领域的应用也将得到成长。由于下游终端汽车
消费市场的稳步增长,
年均复合增长率(
CAGR)为20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁锂合金的应用)。
此外,作为
有色金属合金行业的子行业,镁锂合金行业在中国
制造工业的的升级过程中得到实惠。作为资金、材料密集型行业,原材料价格的稳定和较低水平、
铸造件行业的整合集中、
技术研发的进步等都将较为有利于镁锂合金行业的发展,市场较为看好。
镁锂合金产品
镁锂合金早在1960年代,美国
NASA即开发应用于
航天工业零件上,然因锂价昂且
耐蚀性,使
Mg-Li合金发展停滞。近几年来,因熔炼与
表面处理技术精进,大批量使用,使Mg-Li合金再受瞩目。
在美国、日本、德国、
俄罗斯等国都有商业镁锂
合金系,而在中国则没有相应的合金系。我国对Mg-Li合金的研究还处于起步阶段,
西安四方超轻材料有限公司研制的新型轻质高强度镁锂合金材料已于2009年10月通过了陕西省国防科工办组织的
科技成果鉴定,该材料的总体技术水平已经达到国内优秀、国际先进水平。
变形镁锂合金
产品形态有箔、板、管、棒、型材等,可薄至0.06mm壁厚。铸造镁锂合金有各种尺寸的铸锭。
牌号有LA141(Mg85-Li14-Al1)、LA91、LZ91、LAZ933 (Mg85-Li9-A3-
Zn3)、LAZ931 (Mg85-Li9-A3-Zn1) 、
MA18、MA21
我国自主研发的镁锂合金牌号有L103Z、LA103M、LA43M
镁锂合金应用
镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料,具有良好的导热、导电、
延展性,在
航空航天、国防军工等领域有着广泛的应用。随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高,镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。
* 音响振膜(高
阻尼系数~0.01,顶级音响必备材料);
* 航天零件和特殊军工材料(
遥控飞机上下侧板、导弹、卫星等);
* 高端
3C产品结构件(笔记本外壳、
平板电脑外壳、PDA、
GPS、
DV、DC等)。
镁锂合金优势
镁锂
合金是密度最小的合金材料,密度一般为1.35-1.65(当锂的含量为6.9%时,镁锂合金密度为1.57g/cm3,当锂的含量为13.0%时,镁锂合金的密度为1.42g/cm3,当锂含量大于31%后,镁锂合金的密度将小于1g/cm3,此时镁锂合金能够浮于水面上),比普通镁合金轻1/4-1/3,比
铝合金轻1/3-1/2,,被称为超
轻合金。镁锂合金具有高的
比强度比刚度(从材料刚性来看,若普通钢的刚性为1,则钛的刚性为2.9,铝的刚性为8.19,镁的刚性为18.9,镁锂合金的刚性为22.68)和优良的抗震性能以及抗
高能粒子穿透能力,而且其密度远远小于新型航空用材
铝锂合金的密度,是航空、航天、
兵器工业、
核工业、汽车、
3C产业、医疗器械等领域最理想并有着巨大
发展潜力的
结构材料之一。
镁锂合金除了具有一般镁合金的性质之外,其独有的特性可以归结为以下几点:
(l)由于锂是最轻的
金属元素(密度仅为0.53g/cm3),因此镁锂合金比一般镁合金的密度要轻得多(密度通常小于1.6g/ cm3);
(2)在镁锂
二元合金中,当Li%<5.7wt.%时,合金为单相a组织(Li在Mg中的
固溶体);当Li%>10.3wt.%时,合金为单相β组织(Mg在Li中的固溶体);当5.7wt.%<Li%<10.3wt.%时,合金为
双相a+β组织;
(3)在一般镁合金中,由于镁具有
密排六方晶格,因此镁合金的变形能力均较差。而在镁锂合金中,a相具有
密排六方结构,β相具有
体心立方结构。相对于密排六方晶格,
体心立方晶格具有较多的
滑移系,因此,在镁锂合金中,由于锂元素的引入将提高合金的
变形加工能力。