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范文一：镁合金的优缺点及应用
镁合金的优缺点及应用
镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
一、镁合金的优点
1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。
2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此，很适合应于受冲击的零件—车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。
3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良
好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40%～50%，且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。
4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低。而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。
5、资源丰富。中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt，几乎占世界镁产量的40%，位居全球第一。2005年，原镁产量达到354 kt，原镁产能接近600 kt，比2004年净增100kt，同比增长32.1%，占全球镁产量的2/3，成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。
二、镁合金的缺点
1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时发散，继而促进
了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。
2、室温塑性差。镁属于密排六方晶体结构，其在室温下只有1个滑移面和3个滑移系，因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作，但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向相倾斜的某些晶体内，因而滑移的过程将会受到极大地限制，而且在这种取向下孪生很难发生，所以晶体很快就会出现脆性断裂。在温度超过250℃时，镁晶体中的附加滑移面开始起作用，塑性变形能力变强。
3、耐蚀性差。镁具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与不同类金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极作用。在室温下，镁表面与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化镁薄膜比较疏松，其致密系数仅为0.79，即镁氧化后生成氧化镁的体积缩小， 因此耐蚀性很差。
三、镁合金应用及发展现状
全球镁合金的需求年均增长达到10% 左右，西方镁合金的市场需求增长率达到了15% 以上，未来镁合金的市场需求将呈现快速增长的趋势。镁合金主要应用于汽车、3C、航空航天领域，其中应用于汽车产业（70%）、3C行业（20%）、军事和航空航天（10%）。
1、国外镁合金应用发展现状
国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段。其中北美是目前镁及其合金材
料用量最多的地区，而欧洲镁及镁合金产业的发展速度也增长迅速。但比较来看，国外不同国家和地区对于镁及其合金材料的开发应用仍然存在较大的差异，其中表现突出的仍然集中在德国、俄罗斯、美国、加拿大、日本等对镁合金研究开发较早的国家。具体应用主要集中在以下几个方面：
镁合金在汽车工业中的应用
镁合金在汽车上的应用已经有许多年的历史，从20 世纪20年代开始，镁制零件就开始在赛车上应用。到了20 世纪90 年代，镁合金发展迅速，各国相继出台了镁研究计划，开展了大型的“产、学、研”联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500 万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压铸合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力；1993 年欧洲汽车制造商提出“3 L 汽油轿车”的新概念，美国也提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3 L 的轿车，且整车至少80％以上的部件可以回收，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车，因此除汽车轮毂外，镁合金还被广泛应用于增压器转子、发动机传动箱体、风扇、发动机零件、整体座椅系统、仪表板整体框架、方向盘、草坪机底盘等其他零部件。
国际国内对于镁合金在汽车上的应用的研究不断发展，应用领域不断扩大，应用的量也相应增加。目前全球汽车平均每辆用镁合金4~5 kg，根据西方汽车工业界的展望，在未来二十年里，平均每辆汽
车上的镁合金用量将达到100~120 kg，将比目前增长50 倍以上，届时仅用于汽车的镁合金将超过500 万t，约为目前全球镁年生产量(80 万t) 的6 倍。相较于铝合金、在成熟产品上镁合金将具备更高的性价比：如果按原镁16000 元/t 和电解铝13000 元/t 的行业平均成本分析，由于镁合金比重较小（镁比重为1.7kg/m3， 铝比重为
2.7 kg/m3），相同体积的镁合金成本较铝合金低30%。
图1 汽车中各种原材料使用比例
镁合金在电子领域中的应用
在3C 产品领域，以笔记本电脑、手机和数码相机为代表的3C 产品朝着轻、薄、短、小方向发展的推动下，镁合金的应用得到了持续增长。镁合金与传统3C产品使用的外壳材料相比具有轻量化、刚性高、减震性好、无磁、散热、可回收等优点；特别是应用于3C 产品外壳上其外观及触摸质感极佳，已成为设计和消费的流行趋势。
与塑料相比镁合金具有良好的导热性、刚性，特别是极其易于回收。一旦镁合金的应用进入良性循环之后，其废料不仅不会危害环境，其优良的再生性也会致使镁资源得到充分利用，也使镁合金使用成本更进一步的降低。不仅如此，镁合金还具有非常好的压铸工艺性能，采用压铸的方法制造的镁合金3C 类产品外壳，厚度最薄可达0.4 mm
，
并且强度和刚度都极为优异。以耐冲撞性为例，其耐撞强度及吸振性均远较塑料佳，尤其是相同抗力下厚度仅塑料的1/3，且具良好的散热性及防电磁波干扰的性能。
以上特性使镁合金在3C 产业（计算机、通讯、消费电子）及电动工具，运动器材等方面的应用，已成为一个新的市场热点，如笔记本计算机、掌上计算机外壳、照相机外壳、摄相机外壳、投影录像机外壳、电视机、音响外壳等，而且其应用领域还在迅速扩大。
镁合金在国防领域及其他领域的应用
镁合金由于质量轻而被广泛地应用于国防和航空航天产品，其应用包括飞行器机身及其发动机、起落轮、火箭、导弹及其发射架、卫星探测器、旋转罗盘、电磁套罩、雷达和电子装置以及地面控制装置等。如MD600 直升机的主传动系统使用镁合金后，水平旋翼系统的功能得到有效提高。太空飞船和卫星部件使用镁合金后能适应太空运行的特殊环境，诸如由空气动力学加热引起的温度极限、臭氧侵蚀、短波电磁辐射和高能粒子( 电子、质子和小陨石) 的冲击等。
镁合金在航空、航天较早得到应用, 在兵器上也得到一定应用，最早应用于军事工业领域是在1916年，被用于制造77mm炮弹引线。国外一些发达国家由于资源原因,对镁合金在兵器上的应用还持谨慎态度。
2、国内镁合金应用发展现状
我国的镁储量世界第一，我国已探明的白云石矿资源总量为40 亿t，青海柴达木盆地的33 个盐湖镁盐储量为47.5 亿t，而且储存
形式为非常有利于开采的高纯度氯化镁。我国的菱镁矿资源总量31.45 亿t，符合炼镁要求的一、二级矿占78%，已探明储量可开采年限至少有1000 年之久。而大海则是最大的“镁矿”，海水中含镁约2100 亿t，其中每千克海水中约含3.8 g 氯化镁，可以预见的将来中国绝不会缺镁资源。而与镁不同的是中国的铝土矿资源非常贫乏，中国国内铝土矿资源仅能供应中国生产10 年，目前60% 的铝土矿资源依赖进口，发展镁合金产业符合中国的资源战略。
我国对镁合金的开发利用也非常重视，科技部、国家自然科学基金委员会等部门针对镁合金开发相继出台了各种研究计划，加深、加快对镁合金材料的应用与开发研究。2000 年3 月，科技部启动了“镁合金开发应用及产业化”的前期战略研究，全国共有4 个研究所、7 所高校、20 多家企业直接参与了“镁合金开发应用及产业化”项目的实施。该项目开发的新型水氯镁石脱水制备无水氯化镁的工程技术在国际上处于较高水平；开发的皮江法炼镁工艺技术不断提高，有效节约了资源，提高了生产效率，减少了污染；开发的高品质镁合金短流程工艺，降低了成本；开发的具有自主知识产权的10 款镁合金冷、热室压铸机及配套设备，国内市场占有率达到50%，基本满足了国内镁合金压铸生产需求。目前该项目已取得一些阶段性成果：解决了材料研究、产品设计、模具制造、压铸成型到表面防腐等系列关键工程技术。成功开发应用了25 种镁合金摩托车零件和52 种镁合金汽车零件，分别装车90 万辆和54.65 万辆，微型汽车单车最高用镁零件9 kg，轿车最高用镁零件8.17 kg ；同时开发了14 类镁合金3C 产
品零件和8 种列车制动器零件，为进一步扩大应用打下了良好基础。同时建立了从镁合金前沿高科技研发到产业化技术开发的研发体系，突破了一批前沿核心技术和产业化关键技术，培育组建了十几家有关镁合金及制品的股份制公司，建立了一批镁合金产业化基地，启动了镁合金标准体系建设工作，并已完成一批标准的制定。
镁合金材料作为21世纪新型绿色环保结构材料,将在实现产品轻量化技术领域起到越来越重要的作用,西方工业发达国家已将镁合金材料作为重要的战略物资进行研究开发,对其相关材料和制造技术的研究实行严格保密。而我国是镁资源最丰富的国家,可利用的镁资源占世界贮量的70%,是世界上原镁生产和出口量最大的国家。但是,我国镁产品和镁合金加工技术水平较低,属于典型的以牺牲资源和环境为代价的原料出口性产业。开展兵器用镁合金材料及镁合金零件的研发,争取形成具有自主知识产权的镁合金在兵器上应用的集成技术,即可加快和推动国防工业科技技术进步,使我国武器研制和生产达到国外同等先进技术水平,同时,也为镁合金在民品上的应用提供先进制造技术,拓宽镁合金的应用领域,实现军民品双向互动,带动镁合金产业发展,将我国的镁资源优势转化为镁技术优势和产业优势都具有重大战略意义。
范文二：医用镁合金的优缺点以及局限性
“针对这些弊端，发展可降解金属生物材料具有重要价值。”张小农说，“国际上对可降解吸收的金属材料研究已开始起步，如欧洲的德国、瑞士等研究的稀土镁合金、
镁铝锌合金等，国内许多研究机构也在研究镁钙合金、镁锰锌合金等，这些研究都针对骨科植入器械、血管内支架等领域开发目标产品。资料显示，国外稀土镁合金的血管支架已经进行了人体实验，但目前临床还没有投入使用的产品。”
他们选择的研究对象是由全部营养元素组成的生物镁合金材料。张小农指出，镁作为人体必需的营养元素，具有良好的生物安全性基础，利用镁与水的腐蚀反应，开发体内可降解吸收的镁合金生物材料已被证明是科学的、可行的。
据张小农介绍，他们研究的镁锌合金主要有五特点：第一，体内可降解。该材料被植入人体后，经过一定时期，骨折愈合后，完成固定任务，可以在体内降解，被人体逐渐吸收，可免去二次取出手术，减轻患者痛苦和经济负担。第二，力学性能优良。镁合金弹性模量与人骨接近，可以有效降低应力遮挡效应，同时其力学性能，如拉伸强度等远高于目前临床应用的可降解高分子聚合物材料，可以好地满足临床需求。第三，生物安全性好。镁是人体必需的营养元素，对人体的新陈代谢等生理作用至关重要。此外镁、锌元素可以促进骨细
降解速度控制问题仍待解决
整个研究过程也不是一帆风顺的。张小农在研究中发现，镁锌合金这种材料还存在不足，那就是降解速率比较快，造成骨结合不好。事实上，在生物镁合金的研究领域，对镁合金腐蚀降解速率的控制一直是一个复杂的难题。镁锌合金很容易在水溶液中腐蚀降解，
尤其是在含有氯离子的溶液中降解过快，动物体内实验也发现了这一点。而国际上研究的稀土镁合金、镁铝锌合金等的降解速度比张小农课题组研制的镁锌基合金更慢一些。
张小农告诉记者，他们现在的实验中使用的是镁锌这两种组分的合金，不含其他合金元素，这种合金是一个广泛的体系，根据需要添加其他元素，如添加钙、铁、锰等，可以改善合金微观结构，从而调整力学性能、调节降解速率等。
“作为当前生物材料研究的热门之一，我们研究的镁锌合金作为生物可降解材料用于骨科植入器械、血管内支架等临床领域还有很多工作需要完成。对我们课题组来说，目前的主要瓶颈是研究周期很长、资金还不足，需要大动物实验以及后续的人体实验等严格验证其生物安全性以及医疗效果。如果有更充足的资金保证，相信该可降解材料的实用阶段会尽早到来。”
张小农说：“我们课题组已经创建了上海奥芮济医疗科技有限公司实施有关成果的实用转化，一些具有羟基磷灰石涂层的骨钉、髓内针等骨内固定器械预计将在本年度内研发完成。而植入大动物的体内实验安排在明年初开展，此后6个月的植入实验研究结果出来后将会确定是否能进行下一步的人体实验。我们希望未来的2~3年内可降解吸收生物镁锌合金能够走出实验室，制造出的各类医疗器械将走进普通人的生活中，从而提高人们的生活和健康水平。”
范文三：铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点_0
铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点
?铝合金自行车车架的优点
(1)可以制作重量轻的自行车车架
铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程式的自行车车架，也会引起常温时效。就是说把自行车车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制自行车车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等)，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。
另外，7005合金也常用来制造自行车车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能
够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded
加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。
(2)车架长时间使用外观不怎么变化
铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢,原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)
另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多自行车车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作自行车车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢～Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的资料，能提高140%。，KET处理是:疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。
?铝合金自行车的缺点
(1)铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross-over管、padded管等。
(2)需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。
?钛合金自行车车架的优点
钛合金是航空航天产品中采用的高性能材料，具有卓越的金属材料性能，是目前国际上公认的生产各类比赛及休闲用高档自行车最先进、最理想的材料。钛合金突出的特点是重量轻，强度高，弹性好，抗冲击、疲劳性能好，耐腐蚀永不生锈。自行车特别是赛车要求重量轻、刚度好并且冲击性能好。重量轻可以提高速度，并在长距离运动时降低体力消耗;刚度好的自行车车架有利于驱动力的转换，并提高操纵性能;冲击吸收性好的自行车车架可以较好地减缓来自路面的冲击，从而减轻车手的疲劳。
(1)可以制作轻量而强度大的自行车车架，纯钛金属的强度更高。在钛金属中添加铝和钒，弹性更高(和铝比较)，也有利于设计。
(2)不生锈，钛合金不仅其重量仅为钢的50,，且强度重量比比铬钼钢高28.4,。钛合金的疲劳极限是钢的两倍，铝合金自行车在使用较长时间以后在这方面也无法与钛合金自行车车架相比。作为应用在自行自行车车架上的高强度和低密度的钛合金材料，它不仅会让自行车车架重量轻、强度高而且会让自行车车架更经久耐用。
钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀。但是它有另一种腐蚀现象即异种金属腐蚀。例如，不同种类的合金接合在一起时，成为电极状态，电位差使局部通电引起腐蚀。对此现象采取的措施是用脂膏等来绝缘(混有金属粉末的脂膏，如商品名:Ti Plepu等)这种金属粉末防止脂膏流失，即使流失后也用来防止紧密接触。这种金属粉末有导电性也不要紧，接触后被较小的荷重破坏掉。这种现象称为「粘住」，它和「烘焙」是不同的。
「粘住、咬合」:金属之间通过腐蚀来接合的现象。
「烘焙接合」:加工金属时所产生的热量来溶融接合。
(3)骑感好
钛也用在避震器的弹簧上。现在用钛制成的自行车车架适合于长时间的骑行。有些车手酷爱钛制自行车车架，认为骑感极佳。但是个人各异，有人和铬钼钢比较后认为，铬钼钢的自行车车架冲击吸收性比钛自行车车架好，骑感也比钛自行车车架好(这和铬钼钢自行车车架的形状以及用薄的管的结果应力得到增大也有关)假若钛管的加工技术得到进一步改进，也许会有和铬钼钢同样的骑感。
有些钛制自行车车架使人感到摇摆，这也许是使用plane管(没有加padded的，
厚薄不能变化的管)有关。或者虽使用高强度的钛合金，但没有用薄的管等也有关系。
?钛合金自行车车架的缺点
价格高。钛在自然界以二氧化钛的形态存在，提练及加工过程复杂，技术要求高，并花时间因此成本高。再有溶接加工极为困难，因为钛和氧的亲和力极强，和空气接触后马上变成二氧化钛，而二氧化钛硬而脆，该部分的强度会不断下降。因此用惰性气体小心焊接。通常所说的Tig焊接是:(Tig:钨、惰性气体的略语)用钨电极及氩气体进行弧焊接。钛的焊接必需隔绝空气下进行。由于以上原因钛自行车车架价格很贵。
近来有些铝合金自行车比钛合金自行车车架价格贵，这说明钛合金自行车车架的价格下降了。其因是冷战结束后军费缩小，钛的用量少了;优秀的技术员开始用钛来制作自行车车架;制作钛自行车车架的成本降低等原因。
?镁是工程应用中最轻的金属结构材料，其密度仅为1.8克/厘米 3，是钢的1/4，铝的2/3。由于镁合金质量轻、比强度和比刚度高、阻尼减震性好，还具有优良的切削加工性能，在航空、航天、汽车、轨道交通和电子工业中具有十分广阔的应用前景。虽然镁元素的发现时间同铝接近，相对于全世界年用铝量2700万吨的水平，镁的使用量还较小，因此发展镁产业还具有巨大的机会和潜力。在镁科学与技术研究方面，全世界包括西方发达国家对镁的研究和开发还十分有限，国内与发达国家的差距远远不如在铝和钢铁方面那么大 镁合金 镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。
镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。
?碳纤维自行车车架材料优缺点:
、冲击吸收性好”，但是，充分发挥碳 碳纤维自行车车架的特征是“轻、不弯曲
纤维的优异性
能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。自行车
厂家考虑到成本问题，不大可能使用高等级的碳纤维来制作自行车车架。
碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西。非常轻，但它是具有方向性的材料(拉伸强 度强但剪切强度弱)，因此采用把薄料层层重叠的方法来解决缺点，加工时需要进行复杂的应力计算。相对于钛合金材料，同时作为生产高档自行自行车车架的理想材料，目前在市场发展的趋中逐渐成为了制作高档自行车车架的主流，但客户对其材料的性能并不完全了解，我们在向客户介绍钛合金材料与碳纤维材料的对比方面，应突出碳纤维自行车车架的以下几点问题:
(1)碳纤维自行车车架如果外力作用在与纤维成一定角度的方向，其强度会大大下降，容易产生裂纹。
(2)碳纤维自行车车架固化成型过程中所加入的树脂存在老化的问题，风吹日晒将会逐渐影响自行车车架的性能
(3)碳纤维自行车车架是以模具固化后一体成型，模具成本相当高，工厂无法满足为客户量身定制的服务。
(4)碳纤维成架成型后，如果断裂将无法再进行修复
曾有人将自行车车架比喻为武士的刀，刀是武士的生命，而自行车车架则是自行车的宁魂～因此，认识自行车车架成了单车入门与购车须知的第一章。理想的自行车车架强调重量轻、强度够、刚性佳、加工品质好以及适合骑乘者的几何角度设计，可见自行车车架的学问不少～
碳纤维不是金属，而是一种复合材料，利用碳纤丝编织成布，经过预浸树脂的过程成为预浸布，再将预浸布裁型然后叠层并入模式加热成型，可依需求制成各种形状的自行车车架。其特性是轻量、较具弹性(吸震佳)、骑乘感稳定、长途循迹持续感佳、舒适性高、工艺变化多，但表面硬度不佳，当施予之外力高于其破坏强度时，会造成断裂。再者，近年来由于碳纤纱需求大增，造成材料短缺，因此价格居高不下。碳纤维的拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算(纵刚性、横刚性)，根据计算把碳纤维片重叠成型。一般常提到的高模数(Hight Module，HM)，指的是高抗拉伸强度的碳纤维材料。
目前碳纤维管材的成型方式有一体成型、3D编织射出以及所谓的管对管方式，未来趋势将朝整合一体成型搭配管对管的最适化设计发展。目前市场上已研发出奈米碳纤维技术，舍弃普遍运用于一般碳纤维的epoxy环氧基树脂，改用一种胶合碳纤维2织布的特殊奈米材，
并号称可以使自行车车架冲击的性能足足比传统碳纤维材质提升40%～一般来说碳纤维较适合运用在要求风阻较小的计时赛车上。
钛合金的相比较来说为最好，但是价格比较贵，而且一般也不用那么好，铝合金现在使用最好，因为技术比较成熟，性价比高，40公里每小时一般撞上不会变形，但是镁合金的前景比较高，但是现阶段技术不是很成熟，铝合金里面也分牌号，现在一般6061 6063 7005 7075，7075的性价比最高，但是一般这种自行车放的利润比较高，需要砍价。
钢架自行车特性 钢管自行车详解 >>阅读
范文四：铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点
铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点
本文非原创，摘自中国自行车网：http://www.china-cycle.com/news/show.php?itemid=2853 目前市场上自行车车价材质主要有铝合金车架、钛合金车架、镁合金车架、碳纤维自行车车架等几种，哪种材料的车架性能更加优越？车架材质选用哪种好？下面为大家详细介绍一下各种材质的自行车的优缺点，方便大家选购一款质地、价格、性能都完全复合自己的爱车。
●铝合金自行车车架的优点
（1）可以制作重量轻的自行车车架
铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程式的自行车车架，也会引起常温时效。就是说把自行车车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制自行车车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件（如XTR曲柄等），严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。
另外，7005合金也常用来制造自行车车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能
够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded
加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。
（2）车架长时间使用外观不怎么变化
铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化（有时会发白）
另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多自行车车架使用薄料来制作（薄的程度已达到极限）这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作自行车车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工（KET处理）的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的资料，能提高140%。，KET处理是：疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。
●铝合金自行车的缺点
（1）铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross-over管、padded管等。
（2）需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。
●钛合金自行车车架的优点
钛合金是航空航天产品中采用的高性能材料，具有卓越的金属材料性能，是目前国际上公认的生产各类比赛及休闲用高档自行车最先进、最理想的材料。钛合金突出的特点是重量轻，强度高，弹性好，抗冲击、疲劳性能好，耐腐蚀永不生锈。自行车特别是赛车要求重量轻、刚度好并且冲击性能好。重量轻可以提高速度，并在长距离运动时降低体力消耗；刚度好的自行车车架有利于驱动力的转换，并提高操纵性能；冲击吸收性好的自行车车架可以较好地减缓来自路面的冲击，从而减轻车手的疲劳。
（1）可以制作轻量而强度大的自行车车架，纯钛金属的强度更高。在钛金属中添加铝和钒，弹性更高（和铝比较），也有利于设计。
（2）不生锈，钛合金不仅其重量仅为钢的50％，且强度重量比比铬钼钢高28.4％。钛合金的疲劳极限是钢的两倍，铝合金自行车在使用较长时间以后在这方面也无法与钛合金自行车车架相比。作为应用在自行自行车车架上的高强度和低密度的钛合金材料，它不仅会让自行车车架重量轻、强度高而且会让自行车车架更经久耐用。
钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀。但是它有另一种腐蚀现象即异种金属腐蚀。例如，不同种类的合金接合在一起时，成为电极状态，电位差使局部通电引起腐蚀。对此现象采取的措施是用脂膏等来绝缘（混有金属粉末的脂膏，如商品名：Ti Plepu等）这种金属粉末防止脂膏流失，即使流失后也用来防止紧密接触。这种金属粉末有导电性也不要紧，接触后被较小的荷重破坏掉。这种现象称为「粘住」，它和「烘焙」是不同的。
「粘住、咬合」：金属之间通过腐蚀来接合的现象。
「烘焙接合」：加工金属时所产生的热量来溶融接合。
（3）骑感好
钛也用在避震器的弹簧上。现在用钛制成的自行车车架适合于长时间的骑行。有些车手酷爱钛制自行车车架，认为骑感极佳。但是个人各异，有人和铬钼钢比较后认为，铬钼钢的自行车车架冲击吸收性比钛自行车车架好，骑感也比钛自行车车架好（这和铬钼钢自行车车架的形状以及用薄的管的结果应力得到增大也有关）假若钛管的加工技术得到进一步改进，也许会有和铬钼钢同样的骑感。
有些钛制自行车车架使人感到摇摆，这也许是使用plane管（没有加padded的，厚薄不能变化的管）有关。或者虽使用高强度的钛合金，但没有用薄的管等也有关系。
●钛合金自行车车架的缺点
价格高。钛在自然界以二氧化钛的形态存在，提练及加工过程复杂，技术要求高，并花时间因此成本高。再有溶接加工极为困难，因为钛和氧的亲和力极强，和空气接触后马上变成二氧化钛，而二氧化钛硬而脆，该部分的强度会不断下降。因此用惰性气体小心焊接。通常所说的Tig焊接是：（Tig：钨、惰性气体的略语）用钨电极及氩气体进行弧焊接。钛的焊接必需隔绝空气下进行。由于以上原因钛自行车车架价格很贵。
近来有些铝合金自行车比钛合金自行车车架价格贵，这说明钛合金自行车车架的价格下降了。其因是冷战结束后军费缩小，钛的用量少了；优秀的技术员开始用钛来制作自行车车架；制作钛自行车车架的成本降低等原因。
●镁是工程应用中最轻的金属结构材料，其密度仅为1.8克/厘米 3，是钢的1/4，铝的2/3。由于镁合金质量轻、比强度和比刚度高、阻尼减震性好，还具有优良的切削加工性能，在航空、航天、汽车、轨道交通和电子工业中具有十分广阔的应用前景。虽然镁元素的发现时间同铝接近，相对于全世界年用铝量2700万吨的水平，镁的使用量还较小，因此发展镁产业还具有巨大的机会和潜力。在镁科学与技术研究方面，全世界包括西方发达国家对镁的研究和开发还十分有限，国内与发达国家的差距远远不如在铝和钢铁方面那么大 镁合金 镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。
镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。
●碳纤维自行车车架材料优缺点：
碳纤维自行车车架的特征是“轻、不弯曲、冲击吸收性好”，但是，充分发挥碳纤维的优异性
能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。自行车
厂家考虑到成本问题，不大可能使用高等级的碳纤维来制作自行车车架。
碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西。非常轻，但它是具有方向性的材料（拉伸强 度强但剪切强度弱），因此采用把薄料层层重叠的方法来解决缺点，加工时需要进行复杂的应力计算。相对于钛合金材料，同时作为生产高档自行自行车车架的理想材料，目前在市场发展的趋中逐渐成为了制作高档自行车车架的主流，但客户对其材料的性能并不完全了解，我们在向客户介绍钛合金材料与碳纤维材料的对比方面，应突出碳纤维自行车车架的以下几点问题：
（1）碳纤维自行车车架如果外力作用在与纤维成一定角度的方向，其强度会大大下降，容易产生裂纹。
（2）碳纤维自行车车架固化成型过程中所加入的树脂存在老化的问题，风吹日晒将会逐渐影响自行车车架的性能
（3）碳纤维自行车车架是以模具固化后一体成型，模具成本相当高，工厂无法满足为客户量身定制的服务。
（4）碳纤维成架成型后，如果断裂将无法再进行修复
曾有人将自行车车架比喻为武士的刀，刀是武士的生命，而自行车车架则是自行车的宁魂！因此，认识自行车车架成了单车入门与购车须知的第一章。理想的自行车车架强调重量轻、强度够、刚性佳、加工品质好以及适合骑乘者的几何角度设计，可见自行车车架的学问不少！
碳纤维不是金属，而是一种复合材料，利用碳纤丝编织成布，经过预浸树脂的过程成为预浸布，再将预浸布裁型然后叠层并入模式加热成型，可依需求制成各种形状的自行车车架。其特性是轻量、较具弹性（吸震佳）、骑乘感稳定、长途循迹持续感佳、舒适性高、工艺变化多，但表面硬度不佳，当施予之外力高于其破坏强度时，会造成断裂。再者，近年来由于碳纤纱需求大增，造成材料短缺，因此价格居高不下。碳纤维的拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算（纵刚性、横刚性），根据计算把碳纤维片重叠成型。一般常提到的高模数（Hight Module，HM），指的是高抗拉伸强度的碳纤维材料。
目前碳纤维管材的成型方式有一体成型、3D编织射出以及所谓的管对管方式，未来趋势将朝整合一体成型搭配管对管的最适化设计发展。目前市场上已研发出奈米碳纤维技术，舍弃普遍运用于一般碳纤维的epoxy环氧基树脂，改用一种胶合碳纤维2织布的特殊奈米材，
并号称可以使自行车车架冲击的性能足足比传统碳纤维材质提升40%！一般来说碳纤维较适合运用在要求风阻较小的计时赛车上。
钛合金的相比较来说为最好，但是价格比较贵，而且一般也不用那么好，铝合金现在使用最好，因为技术比较成熟，性价比高，40公里每小时一般撞上不会变形，但是镁合金的前景比较高，但是现阶段技术不是很成熟，铝合金里面也分牌号，现在一般6061 6063 7005 7075，7075的性价比最高，但是一般这种自行车放的利润比较高，需要砍价。
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范文五：镁合金 的知识
镁合金 的知识
美国变形镁合金
合金牌号 特性及应用
M1 低强和中强度镁合金，可焊，抗蚀
AZ31 中强合金，可焊，良好的成型性
AZ61 高强合金（σb=260~276MPa，σ0.2=160~180MPa），可焊
AZ80 高强合金（σb=290MPa，σ0.2=200MPa，δ=6%）
ZM21 中强合金，良好的成型性（δ=11%），良好的阻尼能力
LA141 属于超轻的Mg-Li 合金，其密度约为1.35g/cm3
ZK31 高强合金（σb=295MPa，σ0.2=210MPa），有一定可焊性
ZK61 高强合金（σb=285~305MPa，σ0.2=210~240MPa）
HK31 350oC 以下的蠕变抗力高，可焊
HM21 350oC 以下的蠕变抗力高，短期工作可达425oC ，可得
HZ11 热强性好，350oC 以下的蠕变抗力高，可焊
德国变形镁合金
合金牌号 特性及应用
Mg Mn2 抗蚀性、焊接性好、塑性好，可加工成板材构件，如挡板、油箱
MgAl3Zn 中等强度，焊接性好，塑性高，用于要求化学稳定性高的构件，如腐蚀板
MgAl6Zn 强度高，焊接性不佳，可加工构件
MgAl8Zn 强度极高，用于高强构件
MgZn6Zr 强度高，用于制造要求高强度的构件
德国铸造镁合金
G-MgAl8Znl 延伸率高、焊接性好。适于铸造耐冲击零件。铸件经扩散退火后，可用于制造抗冲击、抗振动
的部件
G-MgAl9Znl 其σb、、σ0.2居铸造镁合金之首位，焊接性能良好。适用于铸造要求结构强度和抗压强度高的
铸件，并可铸造形状复杂、壁薄、强度高、不经热处理的压铸件
G-MgAl6 塑性好，冲击韧性良好，用于铸造汽车附件
GD-MgAl6Znl 塑性尚可，可制造压铸件
GD-MgAl4Sil 在150oC 以下有较好的蠕变抗力，用于喷气发动机中长期承受热负荷的铸件
G-MgZn4SelZrl 铸造性好，无显微缩孔，使用温度可达150oC ，用于锻造形状复杂的气密性铸件
G-MgZn5Th2Zrl 铸造性好，无显微疏松，工作温度为150oC ，用于制造形状复杂而且气密性好的铸件 G-MgSe3Zrl 铸造时无显微缩孔，250oC 以下有较好的蠕变抗力，制造形状复杂的气密铸件
G-MgTh3Zn2Zrl 300oC~350oC 的蠕变抗力高，用于高强度形状复杂的铸件，可工作到300oC
G-MgAg3Se2Zrl 强度高，长期工作温度200oC ，短时工作温度为250oC
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