《金属加工与实训》镁及镁合金（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《金属加工与实训》镁及镁合金-讲义 （1）掌握纯镁及镁合金的核心性能特点、分类方法、牌号表示方法及其主要用途。 （2）能够解读常见镁合金牌号的含义，并能根据“轻量化”等工程需求，初步判断镁合金的应用潜力。 （3）理解镁合金作为“最轻金属结构材料”的独特工程价值。 知识点一 纯镁的性能、牌号及用途 镁是地壳中含量比较丰富的金属之一，仅次于铝和铁居第三位。镁的使用和发展几乎与铝同时，但纯镁的化学性质很活泼，给镁的冶炼带来很大困难，因此纯镁在工业上的应用比铝晚。 纯镁具有金属光泽，呈银白色，其晶格结构是密排六方晶格。纯镁的熔点是650℃，密度是1.74g/cm³，是最轻的非铁金属。纯镁耐蚀性很差，在空气中容易氧化，尤其在高温时，如果氧化反应放出的热量不能及时散失，则很容易在空气中燃烧。纯镁在室温和低温时的塑性较差(其A11.3约为10%)，在高温时的塑性较好，可进行热变形加工。纯镁具有较高的比强度(抗拉强度与密度的比值)，切削加工性能比钢铁材料好，能够进行高速切削，抗冲击能力强，尺寸稳定性好。 纯镁的牌号有三个，分别是1号纯镁、2号纯镁和3号纯镁。纯镁主要用于制造合金及作为保护其他金属的牺牲阳极。 【单项选择题】纯镁在高温下易燃烧的关键原因是（ ） A. 高温下塑性变好，易发生变形 B. 化学性质活泼，氧化放热且热量未及时散失 C. 熔点过低，易熔化 D. 比强度高，易受冲击破坏 【答案】B 【解析】文中明确“纯镁化学性质很活泼……尤其在高温时，如果氧化反应放出的热量不能及时散失，则很容易在空气中燃烧”；A、C、D与燃烧原因无直接关联，故答案为B。 1. （单项选择题）与纯铝相比，纯镁的核心优势是（ ） A. 密度更小，轻量化效果更优 B. 耐蚀性更好 C. 室温塑性更好 D. 熔点更高 【答案】A 【解析】纯镁密度（1.74g/cm³）远小于纯铝（2.7g/cm³），轻量化优势更显著；B（纯镁耐蚀性差于纯铝）、C（纯镁室温塑性差于纯铝）、D（纯镁熔点650℃低于纯铝660℃）表述错误，故答案为A。 2. （单项选择题）工业上纯镁的牌号数量为（ ） A. 1个 B. 2个 C. 3个（1号、2号、3号纯镁） D. 4个 【答案】C 【解析】文中明确“纯镁的牌号有三个，分别是1号纯镁、2号纯镁和3号纯镁”；A、B、D与文中牌号数量不符，故答案为C。 3. （填空题）镁是地壳中含量丰富的金属，仅次于铝和铁，居第________位，但其工业应用比铝晚。 【答案】三 【解析】文中明确“镁是地壳中含量比较丰富的金属之一，仅次于铝和铁居第三位”，故填“三”。 1. （单项选择题）纯镁的典型断后伸长率（A₁₁.₃）在室温下约为（ ） A. 1%~2%（冷变形后纯铜塑性） B. 10% C. 45%~50%（未变形纯铜塑性） D. 80%（未变形纯铝塑性） 【答案】B 【解析】文中明确“纯镁在室温和低温时的塑性较差(其A₁₁.₃约为10%)”；A是冷变形纯铜的塑性，C是未变形纯铜的塑性，D是未变形纯铝的塑性，故答案为B。 2. （单项选择题）下列不属于纯镁主要用途的是（ ） A. 制造镁合金的原料 B. 作为保护其他金属的牺牲阳极 C. 制造高温下承受重载的结构件（需高强度合金） D. 用于轻量化合金的熔炼 【答案】C 【解析】文中明确纯镁“主要用于制造合金及作为保护其他金属的牺牲阳极”；纯镁强度低，无法制造高温重载结构件（需镁合金或高温合金），故答案为C。 3. （填空题）纯镁的熔点为________℃，密度为1.74g/cm³，是最轻的非铁金属。 【答案】650 【解析】文中明确“纯镁的熔点是650℃，密度是1.74g/cm³”，故填“650”。 · 纯镁最轻但活泼，易燃易氧化是短板。不做结构做阳极，主要用来配合金。 知识点二 镁合金的性能、分类、牌号 镁合金是以镁为基体加入其他元素组成的合金。镁合金中主要加入的元素有铝(Al)、锌(Zn)、锰(Mn)、铈(Ce)、钍(Th)及少量的锆(Zr)或镉(Cd)等。 镁合金密度小(约为1.8g/cm³)，仅比塑料的密度略大，比铝合金的密度略小。镁合金的比强度比铝合金高，因此在不降低零部件强度的条件下，镁合金零部件可减轻质量；镁合金的减振性好，承受冲击载荷的能力比铝合金高，是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金受到冲击载荷时，冲击吸收能量比铝合金多一半，因此镁合金具有良好的减振和降噪性能；镁合金具有良好的散热性、电磁屏蔽性能和防辐射性能，因此使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序；镁合金的熔点比铝合金略低，其压铸成形性能好。 镁合金包括变形镁合金和铸造镁合金两大类。目前，在工业中应用较广泛的镁合金主要有4个系列:AZ系列(Mg-Al-Zn)、AM 系列(Mg-Al-Mn)、AS系列((Mg-Al-Si)和 AE 系列(Mg-Al-RE)。 国家标准GB/T5153—2016《变形镁及镁合金牌号和化学成分》规定，镁合金牌号以英文字母加数字再加英文字母的形式表示。前面的英文字母是其最主要的合金元素代号(应符合表2-4的规定)，其后的数字表示其最主要的合金元素的大致含量，最后面的英文字母为标识代号，用以标识具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金。 表2-4元素代号 元素代号 元素名称 元素代号 元素名称 A 铝(Al) M 锰(Mn) B 铋(Bi) N 镍(Ni) C 铜(Cu) P 铅(Pb) D 镉(Cd) Q 银(Ag) E 稀土(RE) R 铬(Cr) F 铁(Fe) S 硅(Si) G 钙(Ca) T 锡(Sm) R 钍(Th) V 钆(Gd) J 锶(Sr) W 钇(Y) K 锆(Zr) Y 锑(Sb) L 锂(Li) Z 锌(Zn) 示例： 镁合金的热处理方式与铝合金基本相同，常用的热处理工艺主要有铸造或锻造后的直接人工时效、退火、淬火(但不时效)、淬火加人工时效等，具体工艺规范可根据镁合金的化学成分特点及性能要求来确定。 【单项选择题】下列关于镁合金分类的说法，错误的是（ ） A. 按工艺特点可分为变形镁合金和铸造镁合金 B. 工业常用系列包括AZ、AM、AS、AE四类 C. 所有镁合金均以铝为唯一合金元素 D. 变形镁合金需通过压力加工成形，铸造镁合金通过铸造成形 【答案】C 【解析】文中提到镁合金中“主要加入的元素有铝、锌、锰、铈、钍及少量锆或镉等”，并非所有镁合金均以铝为唯一合金元素（如含锌、锰的合金）；A、B、D均符合分类描述，故答案为C。 1. （单项选择题）根据表2-4，元素代号“Zn”对应的牌号字母是（ ） A. “A” B. “M” C. “Z” D. “E” 【答案】C 【解析】表2-4明确“Z”对应元素名称“锌(Zn)”；A对应铝，B对应锰，D对应稀土，故答案为C。 2. （单项选择题）镁合金的热处理方式与下列哪种材料基本相同？（ ） A. 纯铁 B. 铝合金 C. 纯铜 D. 灰铸铁 【答案】B 【解析】文中明确“镁合金的热处理方式与铝合金基本相同，常用的热处理工艺主要有铸造或锻造后的直接人工时效、退火、淬火(但不时效)、淬火加人工时效等”；A、C、D的热处理体系与镁合金差异大，故答案为B。 3. （填空题）镁合金是以________为基体加入其他元素（如铝、锌、锰）组成的合金，具有轻量化优势。 【答案】镁 【解析】文中明确“镁合金是以镁为基体加入其他元素组成的合金”，故填“镁”。 1. （单项选择题）镁合金牌号中，最后面的英文字母的作用是（ ） A. 标识合金的主要用途（如“Z”表示结构件） B. 标识具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金 C. 标识合金的熔点范围 D. 标识合金的密度等级 【答案】B 【解析】文中明确牌号“最后面的英文字母为标识代号，用以标识具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金”；A、C、D均非该字母的作用，故答案为B。 2. （单项选择题）镁合金适合制造飞机轮毂的主要原因是（ ） A. 密度大，稳定性好 B. 减振性好，承受冲击载荷的能力比铝合金高 C. 熔点高，耐高温 D. 价格低廉，易于加工 【答案】B 【解析】文中明确“镁合金的减振性好，承受冲击吸收能量比铝合金高，是制造飞机轮毂的理想材料”；A（密度小）、C（熔点低）、D（价格非核心原因）表述错误，故答案为B。 3. （填空题）工业中应用较广泛的镁合金主要有4个系列，分别是AZ系列（Mg-Al-Zn）、AM系列（Mg-Al-Mn）、AS系列（Mg-Al-Si）和________系列（Mg-Al-RE）。 【答案】AE 【解析】文中明确4个系列包括“AZ系列、AM系列、AS系列和AE系列(Mg-Al-RE)”，故填“AE”。 · 镁合金，它最轻，比强高，善减振。牌号看字母，AZ最常用。3C航空是主场，为减一克下血本。 知识点三 镁合金的应用 目前，镁合金中使用最广泛的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。镁合金是航空航天领域不可缺少的材料，可用于制造飞机轮毂、摇臂、襟翼和舱门等活动零件。在国防建设方面，镁合金是减轻武器装备质量，实现武器装备轻量化，提高武器装备各项战术性能的理想结构材料。例如，直升机、歼击机、火箭、导弹等都要大量使用镁合金制造机身及内部零件；用镁合金制造子弹壳可使单兵子弹负载增加1倍。在交通运输工具制造方面，镁合金可用于制造离合器壳体、阀盖、仪表板、变速器箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、汽车方向盘(图2-26)、转向支架、制动器支架、座椅框架(图2-27)、车镜支架及分配支架等。在手机、笔记本电脑、数码相机机身制造方面，镁合金可用于制造液晶屏幕的支承框架和背面的壳体。 相对于开发应用比较成熟、历史悠久的钢铁材料和铝及铝合金、铜及铜合金等材料，镁合金的开发和应用还只是刚刚兴起，随着科技的发展，镁合金的应用领域将会不断扩大。 【单项选择题】镁合金在消费电子产品中替代塑料或铝合金的主要原因是（ ） A. 密度比塑料小，比铝合金大 B. 兼具轻量化（密度接近塑料）、一定强度（优于塑料）和电磁屏蔽性能 C. 价格比塑料和铝合金更低 D. 耐蚀性比塑料和铝合金更好 【答案】B 【解析】镁合金“密度仅比塑料略大（轻量化）、强度优于塑料，且有良好电磁屏蔽性能”，适合替代消费电子产品中的塑料（强度不足）和铝合金（密度略大）；A（密度比铝合金小）、C（价格高于塑料）、D（耐蚀性不如塑料）表述错误，故答案为B。 1. （单项选择题）镁合金能成为航空航天领域“不可缺少的材料”，主要依赖其（ ） A. 高密度、高稳定性 B. 轻量化（低密度）、高比强度、良好减振性 C. 高耐蚀性、高熔点 D. 低成本、易加工 【答案】B 【解析】文中明确镁合金“密度小、比强度高、减振性好”，这些性能符合航空航天对轻量化和结构性能的需求；A（高密度错误）、C（耐蚀性差、熔点低错误）、D（成本非核心原因）表述错误，故答案为B。 2. （单项选择题）下列国防装备中，不会大量使用镁合金的是（ ） A. 直升机机身及内部零件 B. 歼击机机身零件 C. 航空母舰甲板（需高强度耐磨钢） D. 导弹机身零件 【答案】C 【解析】文中明确“直升机、歼击机、火箭、导弹等都要大量使用镁合金制造机身及内部零件”，航空母舰甲板需承受舰载机起降的巨大冲击和磨损，需高强度耐磨钢，不适合用镁合金；A、B、D均为文中明确的镁合金国防用途，故答案为C。 3. （填空题）目前使用最广泛的镁合金是________，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。 【答案】镁铝合金 【解析】文中明确“目前，镁合金中使用最广泛的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金”，故填“镁铝合金”。 1. （单项选择题）下列关于镁合金应用现状的说法，正确的是（ ） A. 应用历史比钢铁材料、铝及铝合金更悠久 B. 应用领域已完全覆盖钢铁材料和铝及铝合金 C. 开发和应用刚刚兴起，未来应用领域将不断扩大 D. 仅用于航空航天领域，其他领域无应用 【答案】C 【解析】文中指出“相对于开发应用比较成熟、历史悠久的钢铁材料和铝及铝合金……镁合金的开发和应用还只是刚刚兴起，随着科技的发展，镁合金的应用领域将会不断扩大”；A（应用历史更短）、B（未完全覆盖）、D（多领域应用）表述错误，故答案为C。 2. （单项选择题）镁合金在交通运输工具制造中，未提及的应用是（ ） A. 汽车气缸盖、发动机前盖 B. 火车车轮（需高强度铸钢） C. 汽车变速器箱体、曲轴箱 D. 汽车转向支架、分配支架 【答案】B 【解析】文中列举的交通运输工具应用均针对汽车，未提及火车车轮；火车车轮需承受巨大载荷和磨损，用高强度铸钢，非镁合金；A、C、D均为文中明确的汽车领域应用，故答案为B。 3. （填空题）在航空航天领域，镁合金可用于制造飞机轮毂、摇臂、襟翼和________等活动零件，满足轻量化需求。 【答案】舱门 【解析】文中指出“镁合金是航空航天领域不可缺少的材料，可用于制造飞机轮毂、摇臂、襟翼和舱门等活动零件”，故填“舱门”。 · 镁合金，为减重，航空航天是顶峰。汽车零件和3C壳，轻量坚固散热好。未来材料潜力大，克服缺点更伟大。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $