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多向锻造对AZ80镁合金组织与性能的影响(2)

时间:2018-04-13 22:49来源:毕业论文
1.2 镁合金发展和应用 1.2.1 镁合金发展与应用 镁的密度只有1.78g/cm3,为铝的2/3,钢的l/4,由于镁合金不仅合金密度小、比强度和比刚度高,同时具有良好的


1.2 镁合金发展和应用
1.2.1 镁合金发展与应用
镁的密度只有1.78g/cm3,为铝的2/3,钢的l/4,由于镁合金不仅合金密度小、比强度和比刚度高,同时具有良好的导热性、机加工性能和电磁屏蔽能力的优点,因而在航空、航天、汽车等行业应用历史悠久[1]。但是由于材料本身结构方面的限制,其应用范围仍不够广泛。
随着人类科技文明的不断进步,对于资源能源的消耗也日益增加。随着金属材料消耗量的增加,某些材料的储量仅够持续使用几十年了 [2]。而镁是地球上储量最多的元素之一,不仅在地壳中,而且在海洋中含量都非常可观,如海水中镁含量达到2.1×1015t,有很高的开发前景[3]。然而,从工艺方面而言,其应用却没有铜、铁等来的高。
我国镁产量很大,镁出口量居世界前列。然而对于镁合金及其工艺的研究、应用却处于落后状态。即使是汽车工业方面的应用,也仅局限于上海大众、一汽、东风等少数厂家,远远落后于西方工业发达的国家。所以,应进一步加大相关研究力度,以期赶上世界先进水平[4]。
1.2.2 镁合金分类及AZ80镁合金的发展
镁合金按含主要元素的种类,可分为以下合金系:Mg-Mn系,如M1A;Mg-Al-Zn系,如AZ31、AZ61、AZ80;Mg-Al-Mn系、Mg-Zr系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Re-Zr系。
镁合金按成形工艺可分为铸造镁合金(Casting magnesium alloys)和变形镁合金(Wrought magnesium alloys),这两种镁合金不管是成分还是组织性能,都有很大差异。变形镁合金的强度与塑性往往都要高于铸造镁合金,然而,就目前的使用量而言,变形镁合金的使用量却远远低于铸造镁合金,相关的研究也少于铸造镁合金[5]。而且,对于变形镁合金的研究,当前更集中于AZ31和ZK60系列,对AZ80镁合金的研究甚少。
1.2.3 镁合金的组织
在共晶转变温度以上时,镁合金主要存在形式是单相的α相。而室温时,饱和的α相中会析出脆性β相,形成α+β的双相组织,这种双向组织往往是离异共晶形式。由于脆性β相往往分布在α相晶界上,因而铸态镁合金的强度和塑性会受到影响而大大降低 [6]。
1.2.4 镁及镁合金性能   
纯镁室温下的密度是1.738 g/cm-3,仅为钢铁的1/4,铝合金的2/3,可以有效地降低部件重量。由于镁合金不仅合金密度小、比强度和比刚度高,同时具有良好的导热性、机加工性能和电磁屏蔽能力的优点,在航空、航天、汽车等行业应用历史悠久,这是铝、钢等材料难以代替的[7]。此外,超过80%的镁合金废件可以回收利用,有很好的环保性,所以被称作二十一世纪的绿色工程材料[8]。
对大部分金属材料而言,屈服强度和晶粒尺寸之间满足霍尔-佩奇关系(公式1.1):
     (1.1)
式中σ0为移动单个位错产生的晶格摩擦力,d为平均晶粒直径。k为常数,是由泰勒(Taylor)因子决定的[9]。从这个公式我们可以看出,当平均晶粒直径减小时,也就是晶粒得到细化,相应的屈服强度得到提高。
目前对AZ80镁合金的研究相对较少,但从性能上来看,AZ80镁合金的强度和耐腐蚀性和ZK60镁合金大致相当,远远好于AZ31镁合金;而成本则与AZ31相当,低于ZK60。表1.1示意地给出了AZ80变形镁合金与其他材料性能之间的比较。
表1.1 AZ80镁合金与AZ31、ZK60镁合金强度、比强度比较[10]
合金    密度ρ/gcm2    屈服强度σ0.2/Mpa    屈服强度/密度
AZ80挤压型材(RS)    1.8    265    150
AZ31挤压型材(RS)    1.74    200    115 多向锻造对AZ80镁合金组织与性能的影响(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_13238.html
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