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镁合金的牌号与分类以及各化学成分的作用

发布日间:2018-05-10   浏览次数:

镁合金的标记方法有很多种,各国标准不一,目前普遍使用的是美国材料试验协会( ASTM)的标记方法。根据ASTM标准,镁合金的牌号和品级由4部分组成,第1部分为字母,标记合金中主要的合金元素,代表合金中含量较高的元素的字母放在前面,如果两个主要合金元素的含量相等,两个字母就以字母顺序排列;第2部分为数字,标记合金中主要合金元素的质量分数,四舍五人取整数;第3部分为字母,表明合金的品级;第4部分表明状态,由1个字母和1个数字组成。举例说明:A291D - T6,表明该合金中含铝8.3%~9.7%,含锌0. 35%~1.00-10,D表明合金纯度要求,T6表明合金状态为固溶+时效。表10 -2为部分镁合金中使用的合金元素代码。




一般来说,镁合金的分类依据主要有3种,分圳为:合金化学成分、成形工艺和是否含锆,按化学成分,一般根据镁与其中的一个主要合金元素将其划分为Mg - Al、Mg-Mn。Mg - Zn、Mg - RE、Mg - Li等二元系,以及Mg - Al - Zn(AZ)、Mg - Al -Mn(AM)、Mg - Zn - Zr(ZK)、Mg - Gd -Y(GW)等二元系及其他多元系。

主要合金元素在镁中的作用总结如下:
(1) Al。铝元素在镁中的极限固溶度为12. 7%,并且随着温度的的降低显着减少,室温下的固溶度为2. 0%左右,利用其固溶度的明显变化可以对进行热处理。铝元素的含量对合金性能的影响极大,随着铝元素含量的增力,合金的结晶温度范围变小、流动性变好、晶粒变细、热裂及缩松现象等倾向明娃得到改善,而且随着铝含量的增加,抗拉强度和疲劳强度得到提高。但是Mg17Al12在晶界上析出会降低其蠕变抗力,特别是在A291、A780合金中Mg17A112的析出量很高。在铸造镁合金中含销量可达到7%~9%,而变形镁合金中铝含量一般控制在3%~5%。
(2) Zn。锌元素在镁中固溶度约为6.2%,其固溶度随温度降低而显著减少。锌可提高合金应力腐蚀的敏感性与镁合金疲劳极限。锌元素含量大于2.5%时则会对合金的防腐性能产生不利影响,原则上含铝镁合金中,锌元素含量一般控制在2%以下。
(3) Mn。在镁合金中添加锰并不能提高合金的抗拉强度,但是能稍微提高屈服强度。锰通过除去镁合金液中的铁及其他重金属元素、避免产生有害的金属间化合物来提高Mg - Al合金和Mg - Al - Zn合金的抗海水腐蚀能力,在熔炼过程中部分有害的金属间化合物会分离出来。镁合金中锰的含量通常低于1.5%,而在含铝的镁合金中,锰的固溶度仅为0.3%。此外,锰还可以细化晶粒,提高可焊性。
(4) Si。硅可改善压铸件的热稳定性能与抗蠕变性能。因为硅可与镁在品界处形成细小弥散的析出相Mg2Si,它具有CaF2型面心立方晶体结构,有较高的熔点和硬度。
(5) Zr。它是最有效的晶粒细化剂,对于含Zn、Ag、RE、Y、rrh的镁合金,可添加Zr细化晶粒,改善性能;但对于含有Al、Mn的镁合金不能加Zr进行晶粒细化,因为Zr可以清除熔体中的Al、Mn和Si元素。
(6) Ca。它可细化组织,Ca与Mg形成具有六方Mg2n2型结构的高熔点M92Ca相,使蠕变抗力有所提高并进一步降低成本。但是,Ca含量超过1%时容易产生热裂倾向。Ca对腐蚀性能不利。
(7) RE。向镁合金中添加微量稀土元素可以起到细化晶粒的作用,稀土元素与合金元素形成强化相,可提高合金的室温性能和高温抗蠕变性能,因而常用作镁合金的变质剂。某些稀土元素在镁中有很大的固溶度,如Gd、Y等,是开发热处理强化型镁合金的有益元素。其缺点是价格偏高。
另外,根据是否含锆可划分为无锆镁合金和含锆镁合金两大类。根据成形工艺,镁合金则可分为铸造镁合金和变形镁合金,两者在成分、组织性能上存在很大差异。