铝镁合金是一种由铝和镁作为主要成分的轻质金属材料,通常在铝基体中添加2-10%的镁元素(Mg含量直接影响合金性能)。这种合金因其优异的强度重量比而闻名,密度仅为2.7g/cm³左右,却能达到结构钢60%的抗拉强度(典型值300-400MPa)。在航空航天领域特别受到青睐,比如飞机蒙皮和航天器燃料箱就大量采用5052(含镁2.2-2.8%)和5083(含镁4.0-4.9%)系列合金。
需要重点关注的是镁元素的加入使合金具备独特的优势,特别是显著提升了抗腐蚀性能。在3.5%NaCl盐雾实验中,典型铝镁合金的耐蚀性比普通铝合金高出3-5倍,这得益于镁促进表面氧化膜(Al2O3·MgO复合层)的形成。但值得注意的是,当镁含量超过5%时,可能会引发应力腐蚀敏感性(SCC),因此船舶用5456合金(含镁5.1%)需要经过特殊热处理(H321状态)来消除这种隐患。
日常生活中最常见的应用当属电子产品外壳,比如笔记本电脑的机身往往采用含镁量3%左右的AZ31B合金(抗拉强度约290MPa),既保证了足够的刚性又控制了重量。近期新型含钪铝镁合金(如1570)甚至能将强度提升至500MPa以上,这种添加0.2%钪(Sc)的改良配方已开始应用于高端自行车车架和无人机部件,其疲劳寿命(10^7次循环)比传统合金提高近两倍。
加工性能方面,铝镁合金展现出良好的可塑性和焊接性,其中5083合金在退火状态(O态)的延伸率可达20-25%,特别适合冲压成型。不过需要注意,当工作温度超过150℃时,大部分铝镁合金会出现明显的强度衰减(约降低30%),因此高温环境通常会改用含铜的2024合金作为替代方案。最新研发的快速凝固铝镁合金(冷却速率10^5K/s)正在突破这个温度限制,实验室样品在200℃下仍能保持80%的室温强度。