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高塑性变形镁合金合金系简介

文章出处:责任编辑:admin人气:2897发表时间:2015-06-05 22:41

    按成形工艺,镁合金可分为镁合金铸造和变形镁合金,两者在成分、组织性能上存在较大差异。

  镁合金铸造主要用压铸工艺生产,其主要特点是生产效率高、可生产薄壁及形状复杂的构件,且铸态组织优良、铸件表面质量好、尺寸精度高。在合金中加入铝可强化镁合金并使其具有优异的铸造性能,为了便于压铸,镁合金铸造中的铝大于3%,同样为了降低热裂倾向,镁合金铸造中的锌含量不超过2%。镁合金铸造应用于汽车零件、机件罩壳和电器结构等。

  与镁合金铸造相比,变形镁合金组织更细、成分更均匀、内部更致密,因此变形镁合金强度和延伸率均较高。第一次世界大战以来,变形镁合金获得了较系统地研究与发展,并形成系列的镁合金系。变形镁合金的板材、挤压材以及锻件等塑性加工产品、航空航天、赛车等领域得到了较多的应用。

  目前镁合金形成了一个较完整的体系,但镁合金牌号还没有形成国际通用的标准。美国材料试验协会的命名方法应用更普遍一点,其命名方法是由“字母-数字-字母”三部分组成的命名系统。第一部分的二个字母表示两种主要两种合金元素,第二部分数字分别表示这两种元素含量的重量百分比,第三部分的字母是用来区分具有相同标称成分的不同合金。

  暂不考虑镁锂合金,下面介绍具有密排六方结构的镁合金。

  ①Mg-Al系

  Mg-Al系合金一般属于中等强度、塑性较高的最常用合金系,它们具有良好的强度、塑性和耐腐蚀性等综合性能,而且价格较低。Mg-Al系合金中,部分AZ、AM、AE合金属于高塑性镁合金。Mg-Al-Zn系合金应用很广泛。它的主要特点是强度高,并具有良好的铸造性能。铝是该合金系中的主要元素,其主要作用是提高合金的室温强度,并赋于热处理强化效果。共晶温度(437℃)下,铝在镁中的溶解度为12.27%,100℃时溶解度为2.0%,因此可进行热处理强化。锌能提高合金的强度,改善合金的塑性,提高耐腐蚀性,但锌增加疏松和热裂纹的形成倾向。

  AZ系中的AZ31、AZ61,具有良好的塑性、强度和耐腐蚀性等综合力学性能,AZ31和AZ61的延伸率能达到19%以上。常用Mg-Al合金铝含量小于10%,由于不平衡结晶,室温状态组织为α(Mg)+β(Mg17Al12),β相随铝含量的增加而增多。在铝含量小于10%时,随着铝含量增加,固溶条件下β相可全部溶入α基体中,随Al量增加抗拉强度不断提高;伸长率则在3~8%范围内达到最大值。AZ合金在固溶处理条件下塑性较好,细小晶粒组织的塑性较好。在研究AZ31B合金的轧制时,发交叉轧制板材的塑性较好。

  AM系列镁合金具有优良的韧性,用于经受冲击载荷、安全性要求高的场合。AM20压铸态下延伸率可达20%,AM50和AM60压铸态延伸率可达到15%,塑性均较好。对Mg-Al-Mn三元镁合金,当锰含量小于1%时,室温状态组织为α(Mg)+β(Mg17Al12)+MnAl,随着锰含量的增加,组织中将出现脆性的β-Mn相,使塑性降低。

  AE系合金具有较好的抗蠕变和耐热性能,其中有些合金塑性亦较好。AE42合金具有优良的综合性能,同时其铸态延伸率能达到17%,属于高塑性镁合金。

  ②Mg-Zn系

  Mg-Zn系合金中,加入少量的锆,能显著细化晶粒并提高强度,改善合金的耐腐蚀性和耐热性。Mg-Zn-Zr系合金具有较高的强度、良好的塑性及耐腐蚀性。

  ZK60除具有较高的强度外,塑性亦较好,挤压态延伸率能大于17%,它是工业变形镁合金中综合性能最好、应用广泛的合金[51,52]。在Mg-Zn合金中添加适量的稀土、锆或铜来净化合金并细化晶粒,对提高塑性也有益。

  ③Mg-Mn

  Mg-Mn系合金包括,ASTM系列中M1A和GB/T5153-1985中的MB1和MB8。Mg-Mn系合金具有良好的耐腐蚀性能、焊接性能和塑性,但强度较低,可用来制造承力不大,但要求耐腐蚀性高及焊接性好的零件。Mg-Mn系是具有包晶反应的合金系,且锰镁间不能形成化合物。锰容易同有害杂质元素铁化合,从而消除铁对抗蚀性的有害影响,使得合金在海水中的腐蚀速度大大降低。在Mg-Mn合金中加入少量的稀土,能够细化晶粒和净化晶界,使合金塑性进一步提高。Mg-1.5~2.5Mn-0.4Ce属于变形镁合金,主要用于生产板材、棒材、型材和锻件,应用较为广泛,其在热处理状态下,强度能达到250MPa,延伸率达20~23%。

  ④Mg-RE

  向镁中加入稀土元素,能达到以下几方面的作用[53-55]:1)能显著提高高温强度和抗蠕变性能,Mg-RE系合金能在150-250℃下长期工作或在250-300℃下短期工作;2)能改善铸造性能,减小产生显微疏松和热裂纹的倾向;3)能改善焊接性能,并且有较高的焊缝强度;4)Mg-RE系合金的耐腐蚀性不亚于其他镁合金,一般无应力腐蚀倾向。

  镁合金中加入RE元素可以提高合金的强度、塑性和耐热性能。Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zr两类镁合金,挤压并热处理后的延伸率大于20%,是塑性优越的镁合金。Mg-Y二元合金在565℃时发生共晶反应:L→α-(Mg)+β(Mg24Y5),β是面心立方晶格,晶格常数为a=2.223nm。在565℃时,Y在镁中的最大固溶度为12%,Y溶基体中,能降低轴比,提高合金塑性。WE43是高塑性的高强度耐热镁合金,延伸率能达到20%。室温下WE43合金的组织为α-Mg、Mg24Y5、Mg9Nd(或Mg12Nd)三相共存。WE43在高性能汽车和导弹中具有广阔的应用前景。Mg-5Nd-0.5Zr合金的变形态延伸率大于20%。

  ⑤Mg-Li系

  在镁合金中加入轻金属锂,使合金密度降低,促使合金的晶体结构由密排六方向体心立方转变,能大大提高了合金的塑性。Mg-Li合金中,当锂大于5.7%时,β相在组织中出现,使合金塑性急剧升高;当锂大于10%时,合金为β单相组织,塑性远大于普通镁合金,在室温下就可塑性成形。Mg-8.7Li等合金的延伸率大于50%。Mg-8.5Li-Y合金在较高的应变速率下具有超塑性。但Mg-Li合金成本很高,限制了它在工业中的推广应用。

  龙超铸造位于南京市,故本厂主要进行南京铸造,公司除了铜合金铸件外,还有铝合金铸件、镁合金铸件。公司是专业经营铸造,铸造件的企业。公司业务范围有机械加工、有色铸造、配件机械、机械加工铸造、砂型铸造、离心铸造、壳芯铸造、熔模铸造精密铸造、金属型铸造、低压铸造、有色铸件等。公司以以生产有色金属精密铸件为主。

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