Физические свойства и допустимая температура применения сплавов магния
Представлены физические свойства магниевых сплавов, такие как: плотность, коэффициент теплопроводности, удельная массовая теплоемкость, коэффициент теплового линейного расширения и удельное электрическое сопротивление. Кроме того, приведены данные по максимальной температуре применения сплавов магния Mg (длительно и кратковременно).
Плотность сплавов магния и температура применения
Плотность магниевых сплавов изменяется в диапазоне от 1500 (для сплава МА18) до 1930 кг/м3 (сплав ВМЛ6). Магниевые сплавы наряду с другими легирующими элементами содержат металл литий в количестве до 14%. С повышением содержания лития плотность сплавов магния снижается и составляет 1500-1650 кг/м3 вместо 1780-1820 кг/м3 для обычных магниевых сплавов.
По предельным рабочим температурам сплавы магния подразделяются следующим образом:
- Сплавы, применяемые длительно в условиях нагрева до 150°С и кратковременно — до 200…250°С:
— деформируемые МА1, МА2, МА2-1, МА5, МА15, МА19, МА20 (сплав МА14 рекомендуется применять при температурах до 125°С, а сплав МА18 — при комнатной и низких температурах);
— литейные МЛ4, МЛ5, МЛ6, ВМЛ5, ВМЛ6, ВМЛ9, МЛ8. - Сплавы, применяемые длительно в условиях нагрева до 150…200°С и кратковременно — до 250°С:
— деформируемый МА8;
— литейные МЛ7-1, МЛ12, МЛ15. При этом сплав МЛ15 может применяться для деталей, работающих кратковременно (до 5 минут) в условиях нагрева до 350°С. - Сплавы, работающие длительное время при температуре 200…300°С и кратковременно при температуре 300…400°С:
— деформируемые МА11, МА12;
— литейные МЛ9, МЛ10, МЛ11, ВМЛ7.
В таблице приведены плотность сплавов магния и их допустимая рабочая температура.
| Магниевый сплав | Плотность, кг/м3 | Рабочая температура (длительно), °С | Рабочая температура (кратковременно), °С |
|---|---|---|---|
| МА1 | 1760 | 150 | 200 |
| МА2 | 1780 | 150 | 200 |
| МА2-1 | 1790 | 150 | 200 |
| МА5 | 1800 | 150 | 200 |
| МА8 | 1780 | 200 | 250 |
| МА11 | 1800 | 250 | 300…350 |
| МА12 | 1780 | 200 | 350 |
| МА14 (ВМ65-1) | 1800 | 125 | — |
| МА15 (ВМДЗ) | 1830 | 150 | 200 |
| МА18 (ВМД5) | 1500 | — | — |
| МА19 (ВМД6) | 1880 | 150 | 200 |
| МА20 (ВМД8) | 1760 | 150 | 200 |
| МЛ4, МЛ4 п. ч. | 1830 | — | — |
| МЛ5, МЛ5 п. ч. | 1810 | — | — |
| МЛ6 | 1810 | — | — |
| МЛ7-1 | 1760 | 200 | — |
| МЛ8 | 1820 | — | — |
| МЛ9 | 1760 | 250…300 | 350…400 |
| МЛ10 | 1780 | 250 | 350 |
| МЛ11 | 1800 | 250…300 | — |
| МЛ12 | 1810 | 200 | 250 |
| МЛ15 | 1830 | 200 | 350 |
| ВМЛ5 | 1890 | 150 | 200 |
| ВМЛ6 | 1930 | 150 | 200 |
| ВМЛ9 | 1850 | 150 | 200 |
| ВМЛ7 | 1790 | — | — |
Теплопроводность магниевых сплавов
По сравнению с алюминиевыми сплавами магниевые сплавы имеют более низкий коэффициент теплопроводности. Подробная таблица коэффициентов теплопроводности магниевых сплавов в зависимости от температуры применения приведена в этой статье.
Коэффициент теплопроводности сплавов магния МЛ4, МЛ5, МЛ6 составляет всего 60-65 Вт/(м·К). Наибольшей теплопроводностью среди представленных сплавов обладает высокопрочный сплав ВМЛ6: 167 Вт/(м·К) при комнатной температуре. При высоких температурах (300…400°С) наиболее теплопроводны ВМЛ7, AZ, ZW1, M15Z, МА1, МА8.
Удельное электрическое сопротивление сплавов магния
Наиболее электропроводным магниевым сплавом при комнатной температуре является сплав средней прочности МА20 (ВМД8), а также ВМЛ5 и МА14 (ВМ65-1).
К сплавам с высоким удельным электрическим сопротивлением можно отнести: магниевый сплав пониженной плотности МА18 (ВМД5) и высокопрочный ВМЛ9 — его удельное электрическое сопротивление составляет 15,5·10-8 Ом·м.
В таблице представлены значения удельного электрического сопротивления сплавов магния в зависимости от температуры в интервале от 20 до 200°С.
| Магниевый сплав | Температура, °С | Удельное электрическое сопротивление, Ом·м·10-8 |
|---|---|---|
| МА1 | 20 | 6,12 |
| МА2-1 | 20 | 6,12 |
| МА8 | 20…100…200 | 5,1…6,4…7,96 |
| МА11 | 20 | 6,21 |
| МА12 | 20 | 8,14 |
| МА14 (ВМ65-1) | 20 | 5,65 |
| МА15(ВМДЗ) | 20 | 6,56 |
| МА18 (ВМД5) | 20 | 13,1 |
| МА19 (ВМД6) | 20 | 6,16 |
| МА20 (ВМД8) | 20 | 4,98 |
| ВМЛ5 | 20 | 5,41 |
| ВМЛ9, закален (Т4) | 20 | 15,5 |
| ВМЛ9, закален и состарен (Т6) | 20 | 12,9 |
| МЛ9 | 20 | 7,26 |
| МЛ10 | 20 | 8,44 |
| ВМЛ7 | 20 | 9,6 |
Температурный коэффициент линейного расширения
В зависимости от температуры применения, коэффициент линейного расширения магниевых сплавов может изменяться от 12 (при 20°С) до 43,2 К-1·10-6 (при 300-400°С). Меньше всего изменение линейных размеров при нагревании отмечается у МА2-1, наибольшее — у МА18.
В таблице приведен ТКЛР магниевых сплавов в интервале температуры от 20 до 400°С.
| Магниевый сплав | Интервал температуры, °С | Коэффициент теплового линейного расширения, К-1·10-6 |
|---|---|---|
| МА1 | 20-100…100-200…20-200 | 26…27…26,5 |
| МА2 | 20-100 | 26 |
| МА2-1 | 20 | 12 |
| МА5 | 20-100 | 26 |
| МА8 | 20-100…100-200…200-300…20-200…20-300 | 23,7…26,1…32…24,9…27,3 |
| МА11 | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 25,7…28,7…30,4…29,3…30,1 |
| МА12 | 10-100…20-200…20-300…20-400…200-300…300-400 | 25,7…26…26,5…27…27,5…28,6 |
| МА14 (ВМ65-1) | 20-100…100-200…20-200 | 20,9…22,6…21,8 |
| МА15(ВМДЗ) | 20-100…100-200…200-300…300-400…20-200…20-300 | 25,9…27,8…30,6…30,1…28,1…28,6 |
| МА18 (ВМД5) | 20-100…20-200…100-200…300-400 | 39,7…37,4…35,1…43,2 |
| МА19 (ВМД6) | 20-100…100-200…200-300…300-400 | 26,2…27,8…31,4…31,9 |
| МА20 (ВМД8) | 20-100…100-200…200-300…20-200…20-300 | 29,1…29,4…31…29,2…29,8 |
| МЛ4, МЛ4 п. ч. | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 26,4…27,6…28,3…28,8…29,7 |
| МЛ5, МЛ5 п. ч. | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 26,8…28,1…28,7…29,4…29,9 |
| МЛ6 | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 26,1…27,3…27,7…28,5…28,4 |
| МЛ9 | 20-100…20-200…20-300…20-400…100-200…200-300…300-400 | 27,7…28…28,3…28,9…28,3…29…29,4 |
| МЛ10 | 20-100…20-200…20-300…20-400…100-200…200-300…300-400 | 27,7…28…28,3…28,6…28,3…29…29,4 |
| МЛ7-1 | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 27,4…27,7…27,8…28,1…28,1 |
| МЛ11 | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 21,9…22,7…24,8…23,5…25 |
| МЛ12 | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 26,2…27,8…28,9…29,5…31,2 |
| МЛ15 | 20-100…20-200…20-300…20-400…100-200…200-300…300-400 | 25,9…26,9…27,9…28,8…27,9…29,8…31,5 |
| ВМЛ5 | 20-100…20-200…20-300…100-200…200-300 | 27,6…27,9…28,3…28,3…29,2 |
| ВМЛ6 | 20-100…20-200…20-300…20-400…100-200…200-300…300-400 | 27,1…27,6…28…28,8…28…28,9…31,3 |
| ВМЛ7 | 20-100…20-200…20-300…20-400…100-200…200-300…300-400 | 26,9…27,7…28,6…29,6…28,6…30,2…32,8 |
Удельная теплоемкость
Значения удельной массовой теплоемкости магниевых сплавов приведены в таблице для диапазона температуры 20-450°С.
| Сплав магния | Интервал температуры, °С | Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К) |
|---|---|---|
| МА1 | 100…200…300…400 | 1000…1050…1130…1170 |
| МА2 | 100…200…300…350 | 1130…1170…1210…1260 |
| МА2-1 | 100…200…300…350 | 1090…1130…1210…1260 |
| МА5 | 100…200…300…350 | 1130…1210…1260…1300 |
| МА8 | 100…200…300…400 | 1050…1130…1210…1260 |
| МА11 | 100…200…300…350 | 963…1030…1110…1130 |
| МА12 | 100…200…300…400 | 1110…1170…1250…1340 |
| МА14 (ВМ65-1) | 20 | 1030 |
| МА15(ВМДЗ) | 100…200…300…400 | 1000…1070…1130…1190 |
| МА18 (ВМД5) | 100…200…300 | 1340…1490…1630 |
| МА19 (ВМД6) | 100…200…300…400 | 1000…1090…1150…1210 |
| МА20 (ВМД8) | 100…200…300 | 963…1110…1210 |
| МЛ4, МЛ4 п. ч. | 20-100 | 1050 |
| МЛ5, МЛ5 п. ч. | 20-100 | 1050 |
| МЛ6 | 20-100 | 1050 |
| МЛ10 | 100…200…300…400 | 963…1050…1130…1210 |
| МЛ15 | 100…200…300…400 | 920…1000…1130…1210 |
| ВМЛ5 | 100…200…300 | 921…1050…1170 |
| ВМЛ6 | 100…200…300 | 1090…1170…1230 |
| ВМЛ7 | 100…200…300…400…450 | 1130…1170…1210…1250…1270 |
| ВМЛ9, закален (Т4) | 100…200…300…400 | 1100…1120…1200…1260 |
| ВМЛ9, закален и состарен (Т6) | 100…200…300…400 | 1140…1180…1240…1300 |
По данным таблицы видно, что к сплавам с высокой удельной теплоемкостью относятся наиболее легкие сплавы магния, такие как: МА18 — теплоемкость 1340-1630 Дж/(кг·К) и ВМЛ9. К сплавам с относительно малой удельной теплоемкостью можно отнести: литейные МЛ10, МЛ12, МЛ15, ВМЛ5 и жаропрочный сплав МА11.
Источник: Авиационные материалы. Справочник в девяти томах. Том 5. Магниевые и титановые сплавы. Под общей редакцией А. Т. Туманова — М.: ОНТИ, 1973. — 583 с.