超轻镁锂合金及其在AR/VR上的应用

镁锂合金是目前世界上最轻的金属结构材料，由金属镁和金属锂为主要元素制得的合金，密度一般为1.35g/cm3～1.65g/cm3，一般含锂5wt%~16wt%，比普通镁合金轻1/4-1/3，比铝合金轻1/3-1/2，被称为“超轻合金”，在轻量化方面拥有巨大的优势。与铝合金、工程塑料、碳纤维复合材料相比，镁锂合金不仅在比强度、比刚度等方面具有明显优势，在减震、电磁屏蔽、可焊接性等方面也具有优异的综合性能。

一

镁锂合金性能优势

表镁锂合金与其它结构材料性能比较

材料	镁	铝	塑料	镁锂合金
型号	AZ31	5056	PC/ABS	MA21	LZ91
Density (g/cm³)	1.77	2.63	1.13	1.6	1.48
弹性模量（GPa）	45	70	23	45	45
比模量（m）	25.42	26.61	20.35	28.12	30.4
拉伸强度（MPa）	290	289	55	240	180
比强度（m）	163.8	109.8	48.6	150	121.6
伸长率（%）	15	35	5	12	40

来源：机械工程材料

1. 超轻、高比强度、高比模量

镁锂合金的密度低于常用镁合金，是铝合金的1/2~3/5，在金属结构材料中密度最小，与塑料相差不大；但比强度大于铝合金和塑料，与普通镁合金相当；其比模量也优于其他材料。

2. 优异的刚性

在重量条件相同时，镁锂合金的刚性可达钢铁的22倍；而满足相同刚性所需的镁锂合金材料重量仅为钢铁材料的1/3左右。

3. 良好的导电、导热性能

镁锂合金的导电导热性能与非金属轻质材料相比具有较强的优势。其热导率约为塑料的300～400倍，是碳纤维复合材料的30～50倍；导电性约为塑料的1016倍，是碳纤维复合材料的104倍。

4. 突出的减震性能

较大的内耗系数表明材料在发生震动时可将更多的能量消耗于金属内部，从而达到减震效果，提高设备的可靠性，同时可以起到降噪的作用。与其它金属材料相比，镁锂合金具有更高的内耗系数。用镁锂合金制作设备底座或支脚，可有效减少其震动，提高设备的稳定性。

5. 优异的电磁屏蔽性

镁锂合金具有比其它镁合金更优异的电磁屏蔽性能，在提高智能设备的强度和耐冲击性能之外，还可以发挥镁合金的电磁屏蔽功能，提高信号接收，减小电磁波对人体的伤害。

6. 可焊接连接，具有良好机械加工及成型能力

镁锂合金可与本合金及其它镁合金采用TIG焊、激光焊接、搅拌摩擦焊等技术进行熔焊。其焊接为永久性连接，具有连接牢固、结构稳定、可靠等特点，可减轻结构重量，简化加工与装配工序。镁锂合金具有良好的机械加工及冷成型能力，能够进行室温冲压成型，且成品率在90%以上。

二

镁锂合金表面处理

镁、锂都具有很高的化学活性，易与空气中的氧气和水蒸气发生化学反应，影响合金性能，需要对其进行表面处理，目前的表面处理技术有阳极氧化、微弧氧化、化学镀、电泳等技术。

1. 阳极氧化

阳极氧化指在一定浓度的电解液中，通过电流可以在镁锂合金表面制得一层均匀致密、与基体结合力良好的阳极氧化膜层。该技术处理的镁锂合金表面具有硬度高、耐磨性优异、制备工艺简单等优势，还具有良好的热稳定性和绝热性能。

2. 微弧氧化

微弧氧化（Micro. arc oxidation, MAO）是一种在阳极氧化基础上发展起来的新技术。是将Mg、Al、Ti等有色金属置于电解液中，利用火花放电作用在镁合金表面生成陶瓷膜，该膜层与金属基体结合力强，具有良好的电绝缘性、耐冲击、耐磨损、耐腐蚀等性能，且工艺简单、效率高。

3. 电泳

电泳涂装是电化学和高分子化学相结合的新技术。将零件浸入水溶性涂料中，零件通过电极与外加直流电源相连，通过电化学反应，使水溶性涂料均匀沉积在被涂物表面。电泳具有涂装效率高（涂料利用率可达90-95%）；膜层厚度均匀，附着力强，涂装质量好等特点。

4. 化学镀镍

化学镀又称无电解镀或自催化电镀，是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属并沉积到零件表面的一种镀覆方法。化学镀适合于管状或外形复杂的小零件的光亮镀镍，不必再经抛光，可提高零件的抗蚀性和耐磨性，增加光泽和美观。

三

镁锂合金在AR/VR上的应用

镁锂合金可用在AR/VR骨架、镜腿、转轴、中框等部位以达到轻量化的目的，提升AR/VR眼镜的佩戴舒适性。

小米无线AR眼镜探索版采用镁锂合金骨架。

OPPO Air Glass 2围绕轻便佩戴的目的，镜架采用超轻镁锂合金材质。

歌尔首款骁龙AR2 AR眼镜参考设计以碳纤维和镁锂合金为眼镜外壳材料，可以做到降低重量的同时提升整体散热性能。

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超轻镁锂合金及其在AR/VR上的应用

Bysun, keting

来源：机械工程材料

1. 超轻、高比强度、高比模量

2. 优异的刚性

3. 良好的导电、导热性能

4. 突出的减震性能

5. 优异的电磁屏蔽性

6. 可焊接连接，具有良好机械加工及成型能力

1. 阳极氧化

2. 微弧氧化

3. 电泳

4. 化学镀镍

By sun, keting

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