18
Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure Uvod Magnezijum je 1808 god. otkrio Sir Humphry Dary (Englenska). Ime mu potiče od grčkog naziva za magnezijum oksid (MgO)-MAGNESI ALBA. Magnezijum je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 2.74%, takode je najlakši metal koji se može upotrebljavati kao konstrukcioni metal. On pripada grupi zemljano-alkalnih metala, nalazi se IIA, 3 grupi PSE. Gustina magnezijuma je 1738 kg/m2 a tvrdoća 2,5, i srebrnobele je boje. Čist magnezijum se kao mašinski konstrukcioni materijal normalno ne primjenjuje jer mu mehanička svojstva za ove namene nepovoljna a i neotporan je na koroziju. Magnezijum je metal čija je proizvodnja u zadnjih 20 godina doživela veliku ekspanziju. Ovo proizilazi iz činjenice da primena magnezijuma, a naročito njegovih legura postaje sve veća (posebno u automobilskoj industriji), a u nekim granama industrije i nezamenjiva. Magnezijum je našao primenu u industriji usled, pre svega, njegove male težine a pored toga i zbog dobrih mehaničkih osobina njegovih legura i veoma dobre sposobnosti livenja u kokile. Razlikujemo legure magnezijuma za livenje u kokile, za livenje u peščane kalupe, legure za plastičnu deformaciju i specijalne legure. Bandic Bojan M15844 1

Uvod ispravljeno

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

UvodMagnezijum je 1808 god. otkrio Sir Humphry Dary (Englenska). Ime mu potiče od grčkog naziva za magnezijum oksid (MgO)-MAGNESI ALBA.Magnezijum je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 2.74%, takode je najlakši metal koji se može upotrebljavati kao konstrukcioni metal. On pripada grupi zemljano-alkalnih metala, nalazi se IIA, 3 grupi PSE.Gustina magnezijuma je 1738 kg/m2 a tvrdoća 2,5, i srebrnobele je boje.Čist magnezijum se kao mašinski konstrukcioni materijal normalno ne primjenjuje jer mu mehanička svojstva za ove namene nepovoljna a i neotporan je na koroziju.

Magnezijum je metal čija je proizvodnja u zadnjih 20 godina doživela veliku ekspanziju. Ovo proizilazi iz činjenice da primena magnezijuma, a naročito njegovih legura postaje sve veća (posebno u automobilskoj industriji), a u nekim granama industrije i nezamenjiva. Magnezijum je našao primenu u industriji usled, pre svega, njegove male težine a pored toga i zbog dobrih mehaničkih osobina njegovih legura i veoma dobre sposobnosti livenja u kokile. Razlikujemo legure magnezijuma za livenje u kokile, za livenje u peščane kalupe, legure za plastičnu deformaciju i specijalne legure.Porast proizvodnje magnezijuma implicira i porast količine otpada na bazi ovog metala, koji je neophodno ukloniti i preraditi iz ekonomskih kao i ekoloških razloga. Otpad na bazi magnezijuma dolazi od mnogih izvora tako da je postavljena standardna klasifikacija ovog otpada, koja podrazumijeva 6 osnovnih tipova: otpad visokog stepena čistoće, čisti otpad sa razvijenom površinom, čisti otpad sa Al/Fe uključcima (bez kontaminacije bakrom ili mesingom), obojeni livački otpad, metalni otpad sa nečistoćama, otpad mašinske obrade i otpad šljaka sa i bez ostataka. Medjutim i pored ove klasifikacije postoji i veliki broj otpada koji ne može da se klasifikuje na ovaj način, a što je mnogo značajnije, ne može se preraditi standarnim postupcima prerade otpada. Usled ove činjenice dolazi do velikog broja istraživanja na polju prerade Mg otpada, medju kojima je i postupak prerade vakuumskom destilacijom koji je izložen u ovom radu. Ovakav postupak je moguć i ekonomski je opravdan, medjutim nije potpuno izučen u smislu rešavanja ekoloških problema, tako da još uvek nije komercijalizovan.

Bandic Bojan M15844 1

Page 2: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

Osobine atoma magnezijuma:

Atomska masa magnezijuma je 24,305 gr/mol. Atomski radijus 150pm, a kovalentni radijus 130pm.Energetski nivoi 2s,8p,2s. Oksidacioni broj 2. Osobine oksida su jako bazni a kristalna struktura je heksagonalna. Metalni magnezijum se lako oksiduje na vazduhu ali slično kao kod aluminijuma proces korozije magnezijuma se zaustavllja zbog pasivizacije. Kad se ostrani gornji sloj magnezijuma koji je oksidirao čist magnezijum veoma lako reaguje sa vodom gradeći hidroksid.Magnezijum redukuje većinu oksida čak i (IV)-oksid.Magnezijum gori u ugljenik-IV oksidu (koji služi za gašenje požara) i redukuje ga pri čemu se stvara MgO i oslobađa se ugljenik u obliku čađi. Katjoni Mg2+ spadaju u V grupu katjona.Agregatno stanje magnezijuma je čvrsto. Temperatura topljenja 923 K a, temperatura ključanja 1363K. Njegova molska zapremina je 14,00x*102m/mol. Dok su mu specifična provodljivost 22,6x10 s/m2 a toplotna provodljivost 156W/ (m*K).

Atomski (redni) broj 12

Relativna atomska masa 24,3050Naziv na srpskom Magnezijum

Internacionalni naziv MagnesiumOksidacijska stanja 2Talište / Vrelište (K) 922 / 1363Elektronegativnost 1,31 / 3,75 eV

Konfiguracija zadnje ljuske 3s2Element je Metal

Spada u grupu 2 / IIaSpada u skupinu Zemnoalkalijski m.

Bandic Bojan M15844 2

Page 3: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

Proizvodnja Mg u svetu:

Usled velike primene magnezijuma i njegovih legura, njegovu proizvodnju prati trend rasta, posebno od 2000 do 2007 godine. Na dijagramu 1.1 i 1.2 prikazana je ukupna proizvodnja primarnog magnezijuma u Svetu [3]. Od 2007. do 2009. primećuje se pad proizvodnje magnezijuma nastao usled globalne ekonomske kize.

Dijagram:

Ako pogledamo udele proizvodnje magnezijuma po zemljama koje ga proizvode, primećujemo da ukupna proizvodnja magnezijuma prati trend proizvodnje magnezijuma u Kini, koja predstavlja vodeću zemlju u proizvodnji magnezijuma!

Bandic Bojan M15844 3

USA Brazil Kanada

Kina Francuska

Izrael

2001 43 9 65 195 7 102002 35 7 65 232 0 102003 43 6 50 354 0 102004 43 11 55 450 0 142005 43 6 54 470 0 142006 43 6 50 490 0 202007 43 18 16 627 0 212008 50 15 0 559 0 212009 45 15 0 427 0 20

Page 4: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

Magnezijumove legure:

Najvažniji minerali magnezijuma su karnalit KCl · MgCl2 · 6H2O, magnezit MgCO3 i dolomit (Ca,Mg)CO3. Magnezijum se dobija elektrolizom mešavine obogaćenog i kalcinisanogkarnalita i kalcijumfluorida na 700 do 750°C. Tečni magnezijum se izdvaja na željeznoj katodi i zbog svoje male specifične težine, 1,7 g/cm3, isplivava na površinu.Sirovi magnezijum se prečišćava od primesa, kao što su Al,Fe, sulfidi, nitridi i hloridi, pretapanjem i tretiranjem sa mješavinom soli. Na taj način dobija se magnezijum čistoće 99,7 do 99,9%.Peščani liv magnezijuma ima zateznu čvrstoću samo 10 kp/mm2 pri izduženju 5%. U presovanom stanju zatezna čvrstoća iznosi već 25 kp/mm2, a izduženje 10%. Ostale osobine magnezijuma date su u dodatku.Magnezijum ima, kao i cink, heksagonalnu kristalnu rešetku. Klizanje odnosno plastična deformacija na nižim temperaturama moguće je samo po bazalnoj ravni (0001). Dok monokristali magnezijuma mogu postići izduženje od 500%, dotle je polikristalni tehnički metal na sobnoj temperaturi krt zbog različite orijentacije kristala (granice zrna ometaju klizanje). Cilindar magnezijuma podvrgnut pritisku lomi se bezveće deformacije. Tek na povišenim temperaturama usled aktiviranja drugih ravni klizanja moguća je veća plastična deformacija. Pri tom je temperaturna granica između krtog i plastičnog ponašanja oštra. Na primer, legura magnezijuma je krta pri sabijanju na 200°C, ali već na 220°C ona je plastična.

Bandic Bojan M15844 4

Page 5: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

Elastičnu deformaciju, kao i kod cinka, prati stvaranje lamela dvojnika. Na slici 998 prikazana je mikrostruktura nedeformisanog magnezijuma. Zapažaju se poligonalni kristali bez dvojnika. Na slici 999 prikazana je mikrostruktura istog uzorka poslije sabijanja u mengelama. Jasno se zapažaju savijene lamele dvojnika.Zbog svog neplemenitog elektrohemijskog karaktera magnezijumi jedan broj njegovih legura vrlo su podložni koroziji. Sjajna površina posle vrlo kratkog vremena stajanja na vazduhu postaje mat i pokriva se ružnim belim oksidnim slojem. Da bi se ovo izbeglo, gotov komad se potapa u rastvor koji sadrži10 do 15% azotne kiseline i 6 do 10% bihromata, a ostatak je voda. Površina dobija žutu boju mesinga, ili smeđu boju, i na taj način se zaštićuje od korozije. Od magnezijuma se izrađuju najlakše legure koje zbog tesvoje osobine nalaze široku primenu u industriji vozila i vionskoj industriji: za prevlačenje u obliku limova, za rezervoare, armature, profile i za mnoge druge svrhe. Magnezijum sadrži i mnoge legure aluminijuma, na primer legure tipa AlCuMg, AlMgSi, AlMg itd. Ranije su legurama magnezijuma davali nazive proizvođači, tako naziv »elektron« ne označava magnezijumovu leguru određenog sastava, nego je to bio naziv za sve legure magnezijuma proizvedene u Bitterfeldu. Glavni legirajući elementi magnezijuma su 0 do 10% Al

(povećava čvrstoću i tvrdoću i usitnjava zrno), 0 do 4% cinka (povećava tvrdoću i usitnjava zrno), 0 do 1,5% silicijuma (povećava tečljivost, ali istovremeno smanjuje žilavost) i 0 do 2% mangana (poboljšava otpornost prema koroziji).U novije vrijeme magnezijum se legira sa srebrom, bizmutom, bakrom, cirkonijumom, kadmijumom i cerijumom. 2% srebra u prisustvu aluminijuma i kadmijuma povišava granicu razvlačenja i

Bandic Bojan M15844 5

Page 6: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legurezateznu čvrstoću putem termičkog taloženja i sprečava stvaranje oksida i nitrida pri topljenju. Legura veće čvrstoće sadrži 8% Al i 8% Cd. Ona ima zateznu čvrstoću 40 kp/mm2 pri izduženju 12%.

Podela Magnezijumovih legura:

U odnosu na tehnologije izrade djelova i proizvoda uopšte, magnezijumove legure se mogu podeliti na dve osnovne kategorije: 1) legure za preradu livenjem i 2) legure za preradu plastičnom deformacijom. U obe navedene kategorije spadaju posebne legure kao što su: a) legure visoke čvrstoće i b) vatrootporne legure. Pored toga, u legure za preradu plastičnom deformacijom spadaju i c) izrazito lake legure i d) legure sa specijalnim osobinama.

a) Legure visoke č vrsto ć e. U ove legure ubrajaju se legure namjenjene za dugu eksploataciju pri temperaturama od 150-200oC. Najbolje mehaničke osobine imaju one legure u kojima osnovni legirajući elemenat obrazuje sa magnezijumom oblast ograničenih čvrstih rastvora, koji se smanjuje smenjenjem temperature, a koje saglasno sa tim dopuštaju primenu termičke obrade: kaljenje i starenje. Kao najvažniji faktor povećanja čvrstoće rastvora javlja se deformacija kristalne rešetke magnezijuma usled ugradjivanja i razmeštanja atoma legirajućeg elementa različitih prečnika i otežavanja kretanja dislokacija. Sa druge strane to dovodi do statičkih i dinamičkih naprezanja njegove kristalne rešetke. Statička naprezanja stvaraju atomi uključeni izamenjeni u kristalnoj rešetki, dok se dinamička naprezanja javljaju pri kretanju atoma primese u polju naprezanja pokrenute dislokacije. Najveću razliku prečnika atoma u odnosu na magnezijum imaju elementi koji sa njim obrazuju značajne oblasti ograničenih čvrstih rastivora, a to su: Al, Zn i dr.. Najviše rasprostranjene magnezijumove legure visoke čvrstoće za preradu livenjem su one koje su zasnovane na sistemima: Mg-Al-Zn (oznake AZ91A, AZ91B, AZ91D) i Mg-Zn-Zr (oznake ZK51A, ZK61A) [13]. Prve tri legure u sistemu Mg-Al-Zn sastoje se od: maseni udeo Al se kreće od 8,3- 9,7 % ; Zn od 0,35-1,0% i Mn od min 0,13%, zatim max. 0,1% Si, 0,1% Ni, i 0,3% ostali (ukupno). Primenjuju se za radne temperature od 150oC pri relativno dugoj i do 250oC pri relativno kratkoj upotrebi. Koriste se za izradu delova koji su opterečeni pri radu i za delove sa povećanom korozionom stabilnošću., koju obezbedjuje mali udeo Mn. Granica popuštanja je od 97-150 Mpa, izduženje na 50mm je 2,5-3 %, tvrdoća 60-63 HB, nisu zavarljivi [13]. U sistemu Mg-Zn-Zr maseni udeo Zn se kreće od 4,0-9,2% a Zr od 0,6 do 1,1%. Od ostalih legirajućih elemenata značajni su La, Cd, Nd i Ag. Ove legure se termički obradjuju. Koriste se za radne temperature od 150-200oC pri dugoj upotrebi i od 20 do 350oC pri kratkoj upotrebi delova izradjenih od njih. Osnovnu karakteristiku legura ovog sistema čini usitenjnost njihove strukture. Usitnjavanje zrna čistog magnezijuma i njegovih legura sa cinkom, unošenjem cirkonijuma, dovelo je do otkrića velikog broja legura na bazi ovog sistema, široko primjenjenih u današnje vreme. U poredjenju sa legurama sistema Mg-Al-Zn, legure sistema Mg-Zn-Zr imaju niz preimućstava i to: veću vrednost čvrstoće i tečljivosti kao i njihov odnos, malu osjetljivost na debljinu siječenja, manju osjetljivost mehaničkih osobina na uticaj mikro rastresitosti (mikropukotina).b) Vatrootporne legure za preradu livenjem.Ove legure su namenjene za rad delova na temperaturama od 250-300oC pri dužoj upotrebi i pri temperaturama od 400oC za kratkotrajnu upotrebu. Primena ovih magnezijumovih legura, umesto aluminijumovih i titanovih legura, može značajno olakšati detalje, delove i sklopove uredjaja,a takodje značajno uvećati sigurnost i vek upotrebe delova izradjenih od ovih magnezijumovih vatrootpornih legura. Sistem vatrootpornih legura magnezijuma za preradu livenjem čine: Mg- RZ(Nb,Ce)-Zr. Legure na bazi sistema Mg-Nd karakterišu se dobrom kombinacijom mehaničkih osobina pri sobnoj temperaturi, visokom vatrootpornošću i dobrim livačkim i tehnološkim svojstvima.

2) Legure za preradu plastičnom deformacijom a) Legure visoke čvrstoće .To su legure koje po svom hemijskom sastavu pripadaju sledećim sistemima:Mg-Al-Zn-Mn (AZ61A, AZ80A, AZ31B,), Mg-Zn-Zr (ZK60A, ZK61, ZK31)

Bandic Bojan M15844 6

Page 7: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure Legure na bazi sistema Mg-Mn karakterišu se povećanom korozionom stabilnošću i dobrom zavarljivošću.Dobro se preradjuju valjanjem, presovanjem i štancivanjem, što omogućava izradu detalja veoma složene konfiguracije. Legure na bazi Mg-Al-Zn-Mn su široko primenjene u industriji usled dobre kombinacije mehaničkih osobina i korozione postojanosti kao i zavarljivosti. b) Vatrootpotne legure za preradu plastičnom deformacijom. Mogu se podjeliti na legure koje su pogodne za dugu upotrebu (preko 100h) pri temperaturi od 125-150oC (sistemi Mg-Mn, Mg-Al-Zn, Mg-Zn-Zr), zatim legure pogodne za dugu upotrebu pri temperaturama do 200C (sistemi Mg-Ce-Mn), legure za dugu upotrebu pri temperaturama do 250-300oC (sistemi Mg-Nd-Mn, Mg-Nd-Zr). Ove legure se dobro zavaruju elektrolučnim postupkom u argonu. c) Izrazito lake legure za preradu plastičnom deformacijom. U ovu grupu legura spadaju sistemi Mg-Li i predstavljaju najlakši metalni konstrukcioni materijal. Njihova specifična masa (1,30 – 1,65 g/cm3) je za 10-30% manja od specifične mase standardnih magnezijumovih legura. Poseduju izvesna preimućstva u odnosu na standardne magnezijumove legure medju kojima su:povišena plastičnost i sposobnost za deformaciju, visoka vrednost specifičnog modula elastičnosti. veći interval tečenja (1,5 do 2,5 puta), Zadovoljavajuće visoke mehaničke osobine pri niskim temperaturama, manju osjetljivost na lom i visoku udarnu žilavost, visoku specifičnu toplotu, podobnost za izradu varenih konstrukcija d) Legure za preradu plastičom deformacijom specijalnih osobina. Kao materijal sa specijalnim fizičkim osobinama magnezijumove legure se primenjuju za provodnike zvuka i ultrazvučnih linija i izradu konstrukcija koji se karakterišu visokom apsorcijom mehaničkih vibracija.Legure za navedenu primenu primadaju sistemima: Mg-Ce i Mg-Nd. Na osnovu ovih sistema predložene su specijalne legure za provodnike ultrazvučnih linija: MA17 i MD3-2 (po ASTM standardu)

Magnezijum-silicijum:

Magnezijum gradi sa silicijumom jedinjenje Mg2Si (slika1007). Eutektička tačka u sistemu Mg-Mg2Si leži kod 1,4% Si i 645°C. Mg2Si nije rastvorljiv u magnezijumu i zbog toga se već pri malim količinama javlja u vidu sivoplavih kristala. U strukturi legure za peščani liv GMgSi (slika 1008) sa 1,5% Si kristali Mg2Si uloženi su u osnovnoj masi magnezijuma.

Na slici 1009 prikazana je struktura kokilnog liva iste legure. Jasno se zapaža finije izdvajanje Mg2Si. Legura se odlikuje izvanrednom nepropustljivošću za komprimovane gasove i tečnosti i zbog toga se koristi za armature nepropustljive pod pritiskom. Zatezna čvrstoća iznosi 10 do 12 kp/mm2, granica razvlačenja 6

Bandic Bojan M15844 7

Page 8: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove leguredo 7 kp/mm2, tvrdoća 40 do 50 kp/mm2 i izduženje 2 do 4%. Za neke oblasti primene predstavlja prednost i visoka tačka topljenja 645°C.

Magnezijum-cink:

Magnezijum gradi sa cinkom jedinjenje MgZn, koje se stvara peritektičkom reakcijom na 354°C (slika 1010). Eutektikum između magnezijuma i MgZn leži kod 340°C i 53,5% Zn.Magnezijum rastvara u čvrstom stanju znatnu količinu cinka.

Rastvorljivost Zn u Mg:340°C........ 8,4% Zn300°C........ 6% Zn200°C........ 2% Zn100°C........ 1,6% ZnZbog znatne rastvorljivosti i pri nižim temperaturama MgZn se javlja kao posebna kristalna vrsta tek pri višem sadržaju cinka. Dodatak Zn do 3% povišava otpornost na prelom. Dalje povišenje za 30 do 40% može se postići termičkim taloženjem.

Dvojne legure magnezijum-cink retko se primenjuju. Međutim, skoro sve legure magnezijuma sa aluminijumom sadrže do 3% Zn.

Bandic Bojan M15844 8

Page 9: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legureNa slici 1011 prikazana je struktura legure GMgA14Zn3, livene u pesak, sastava 3,8% Al+ 2,7% Zn + 0,35% Mn + 0,15% Si +0,10% Cu. Zapaža se jako izražena segregacija. Beli kristali na granicama homogenih kristala čvrstog rastvora na bazi magnezijuma su Al2Mg3. Žarenje 2 do 4 časa na temperaturiizmeđu 280 do 320°C izjednačava u izvesnoj meri koncentracionu razliku, a Al2Mg3-kristali koagulišu. Ako se zagrevanje vrši na 200°C, Al2Mg3 zadržava lamelarni raspored.Kao peščani liv, legura GMgA14Zn3 ima granicu razvlačenja 8 kp/mm2, zateznu čvrstoću 18 kp/mm2, tvrdoću po Brinellu HB = 52 kp/mm2 pri izduženju 7%. Zbog dobre čvrstoće pri promenljivomopterećenju primjenjuje se za odlivke izložene zamaranju, na primer za kućice motora. Praktično iste osobine ima legura za kokilni liv GAlMg6Zn3, samo što je čvrstoća veća zbog bržeg očvršćavanja. Na slici 1012 prikazani su kristali Al2Mg3 izdvojeni na granicama zrna čvrstih rastvora na bazi magnezijuma.

Magnezijum-Mangan:

Mangan i magnezijum grade intermetalno jedinjenje MgMn. Ono gradi sa magnezijumom eutektikum na 645°C. Mangan se rastvara u magnezijumu u čvrstom stanju, ali rastvorljivost opada na nižim temperaturama, tako da je na sobnoj temperaturi sasvim neznatna.Rastvorljivost Mn u Mg:645°C........ 3,4% Mn600°C........ 2,4% Mn500°C........ 0,8% Mn400°C........ 0,3% Mn300°C........ 0,1% Mn200°C........ 0,0% MnKristali MgMn su sive boje i izdvajaju se u sferoidnom obliku najčešće na granicama zrna. Legure koje su danas u upotrebi sadrže najčešće do 2,3% Mn. Ove legure imaju dobru zavarljivost i otpornost prema koroziji. Pretpostavlja se da se stvara sloj MgMn-hidroksida, koji sprječava koroziju i zbogtoga skoro sve legure magnezijuma sadrže mangana. Pri izradi u rastop se dodaje mangan u višku i rastop se održava u tečnom stanju tačno na temperaturi topljenja. Kristali mangana koji se primarno izdvajaju, povlačeći za sobom željezo i silicijum, talože se na dnu. Sadržaj željeza se pri tom snižava nanekoliko hiljaditih delova, a udarna žilavost raste. Legura za gnječenje MgMn sa 1,4% do 2,3% Mn primenjuje se za oblaganje rezervoara za gorivo, armature, profile itd. Zatezna čvrstoća iznosi 30 kp/mm2, granica razvlačenja 20 kp/mm2, tvrdoća 40 do 45 kp/mm2 i izduženje 2 do 5%.Legure za gnječenje tipa MgAl i MgMn, ako se radi o izradi cijevi, {sipki i profila, prerađuju se isključivo postupkom istiskivanja na temperaturi 300 do 400°C. Deformacija limova i traka dozvoljena je samo na temperaturama između 280 i 330°C.Za zavijanje u mengelama upotrebljava se za zagrevanje pećni gas ili acetilenski plamen sa sabijenim vazduhom. Limovi i trake se proizvode toplim valjanjem. Limovi legura magnezijuma mogu se bez teškoća duboko izvlačiti ako se alat zagrijava na 450 do 500°C i ako je brzina izvlačenja maksimum 2 mm/sek.Legura MgA13 lako se deformiše i nagriza i zato se upotrebljava za delove za utiskivanje i nagrizanje.Bandic Bojan M15844 9

Page 10: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legureMagnezijumove legure se ipak prvenstveno liju, i to naročito kao peščani liv. Kako se željezo ne legira sa magnezijumom, za pretapanje se upotrebljava lonac od livenog gvoz|a.Nemetalni uključci, kao oksidi, nitridi i hloridi, moraju se udaljiti iz rastopa, jer oni predstavljaju polaznu tačku za kasniju koroziju. Ovo se postiže pokrivanjem i mešanjem Elrasalom, mešavinom Mg2Cl2; CaF2, MgO i BaCl2. Izlivanje se obavlja na temperaturama između 780 i 750°C, posle pregrevanja rastopa na oko 900°C, pri čemu se teža so taloži na dnu i istovremeno dolazi do neobičnog usitnjavanja zrna odlivka. Mlaz metala se posipa sumporom. Atmosfera sumpordioksida, koja pri tome nastaje, sprečava ponovno stvaranje oksida odnosno nitrida. Legure magnezijuma se mogu liti i u vlažne kalupe ako se kaluparskom pesku doda sumpor ili borna kiselina. Dodatak berilijuma takođe sprečava sagorevanje, ali legura postaje krupnozrna i čvrstoća opada.Ako se radi o masovnoj proizvodnji primenjuju se legure D MgAl9 i D MgAl6 za livenje pod pritiskom. Prema tome, oblast primene predstavljaju predmeti masovne potrošnje, djelovi za pisaće mašine, delovi u automobilskoj, avionskoj, radio- i elektroindustriji.Laka zapaljivost i gorljivost magnezijuma i njegovih legura nije tako velika kako se to često misli. Kompaktni komadi, kao što su gotovi proizvodi, krupni otpaci, otpadak od lima itd., potpuno su bezopasni. Oni ne mogu da se zapale. Ako se magnezijum zagreva iznad njegove tačke topljenja, sagorevasamo tečan metal i vatra se ne prenosi na čvrsti magnezijum. Fina strugotina, kao što je ona koja nastaje pri glodanju, struganju, ravnanju ili bušenju, može se zapaliti šibicom jer se toplota sagorevanja zbog malih dimenzija ne odvodi. Vatra se može preneti i na druge opiljke. Pri normalnoj obradi skidanjem strugotine ova se zagrije samo na 100°C, tako da ne može doći do samopaljenja. Ako je alat, međutim, tup, strugotina se može zapaliti. Kao i kod drugih materijala, tako je i kod magnezijuma najopasnija prašina. Ako sadržaj prašine u vazduhu pređe 30 mg/l, može doći do eksplozije. Požar magnezijuma ne gasi se ni vodom ni bilo kojim normalnim aparatom za gašenje požara, nego uvijek peskom ili opiljcima sivog liva.

Primena magnezijumovih legura:

U avijaciji, raketnoj tehnici i kosmonautici magnezijumove legure su široko primenjene kao konstrukcioni materijali. U toj oblasti njihova primena se zasniva na niskoj vrednosti gustine, visokoj čvrstoći i sposobnosti da apsorbuju energiju udara i vibracionih kolebanja.U navedenim oblastima magnezijumove legure se koriste i za izradu avionskih delova, raketa, kosmičkih brodova, zatim detalja motora, agregata itd. koji rade u uslovima širokog opsega temperatura. Od legura za livenje izradjuju se: konzole, elementi ojačanja, delovi trupa aviona, rakete i kosmički brodovi, delovi motora i sjajnog trapa i dr

.

Bandic Bojan M15844 10

Page 11: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

Kod legura za plastičnu deformaciju se izradjuju: plaštovi trupa navedenih letilica, pregradni zidovi, rebra aviona, usisni ventili, kanali za dovod vazduha u motor i dr.Primena magnezijuma i njegovih legura u ostaloj industriji može se svesti na dva domena: na primenu u obliku konstrukcionih materijala i na ostalu primenu kao nekonstrukcioni materijal. Kod konstrukcije mašina i aparata i ostalih uredjaja, magnezijumove legure mogu imati preimućstvo nad aluminijumom i drugium materijalima usled ekonomskih ili tehnološko-tehničkih razloga (aeronautika i atomska energija). Zamena aluminijumskih proizvoda i djelova magnezijumovim legurama bazira se na dva faktora: na odnosu cijena tih materijala i na cijeni njihove prerade u odgovarajuće proizvode.

Po ceni materijala magnezijumove legure, koje se koriste za masovnu proizvodnju, konkurentne su jer je jedinica mase magnezijumove legure za 10-20% jevtinija od aluminijumove, dok je masa priozvoda na bazi magnezijuma manja za 25-30% od mase aluminijumovih proizvoda. Razlika cena prerade magnezijumovih i aluminijumovih legura u osnovi zavisi od svojstva materijala i tehnologije prerade. Tako, na primer, brzinalivenja magnezijuma pod pritiskom je 30-50% veća od aluminijuma.Automobilska i traktorska industrija u poslednjih četrdeset godina javlja se kao jedna od krupnih oblasti primene magnezijumovih legura. Od magnezijuma se liju starteri, kožuci pogonske osovine, ventilacione komore, telo uljane pumpe, karter za ulje, poklopac zadnjeg zaptivača, poklopac glave cilindra i drugi detalji.U elektrotehnici magnezijumove legure mogu biti široko primenjene u proizvodnji električnih motora.Pored navedenih, magnezijum je našao i upotrebu u oblasti mašinogradnji lake i prehrambene industrije, radiotehnici, kao i u stvarima široke upotrebe: razne vrste lestvica, detalji šivećih mašina, foto-aparata, mašina za kopiranje, bolničkih pokretačkih nosila, dvogleda, stolica i dr.Posebno važna primjena magnezijumovih legura je u obliku zaštitnih slojeva u zaštiti metalnih konstrukcija od korozije. Magnezijumove legure imaju elektronegativniji potencijal od legura na bazi Al i Zn, duži i stabilniji odvod struje i najveći efektivni radijus zaštitnog dejstva. Koriste se za zaštitu delova izloženihdelovanju morske vode kao i odzemne korozije kod gasovoda i naftovoda itd.Najbolja zaštitna svojstva od korozije imaju legure sistema Mg-Al-Zn-Mn

Bandic Bojan M15844 11

Page 12: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

ZAKLJUČAK:

.Magnezijum je najlakši element pa se zbog toga koristi kao konstrukcijoni materijal u vazduhoplovstvu,pirotehnici, fototehnici itd.Legure magnezijuma sa bakrom se koriste u avio-industriji kao i u kosmičkoj industriji, tamo gde su legure titanijuma i aluminijuma suviše teške tj. naročitu primenu imaju legure magnezijuma sa aluminijumom, cinkom i manganom .Magnezijum je veoma bitan element, ali na žalost nema ga u Srbiji, pa smo primorani da ga uvozimo.

Bandic Bojan M15844 12

Page 13: Uvod ispravljeno

Savremeni materjali Magnezijum i njegove legure

Literatura:

http://www.magnesium.com

Rajko Ž. Vračar, Metalurgija magnezijuma i legura magnezijuma,Narodna knjiga, Beograd, 1998.

www.hem.elementi.ba

www.wiki.com

Bandic Bojan M15844 13