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国内外镁合金的研究现状概况(2)

时间:2022-12-25 17:42来源:毕业论文
稀土镁合金与其他镁合金相比,具有更好的的力学性能、耐高温蠕变性能和抗腐蚀能力。 5 Mg-Zn镁合金 Zn是阻尼镁合金研究中的一个重要合金元素,Zn在M

稀土镁合金与其他镁合金相比,具有更好的的力学性能、耐高温蠕变性能和抗腐蚀能力。

5 Mg-Zn镁合金

Zn是阻尼镁合金研究中的一个重要合金元素,Zn在Mg中有一定固溶度,Zn溶于Mg,与Mg形成细小弥散分布的MgZn化合物相,其对镁合金可以起强化作用。在Mg-Zn合金的基础上加入更多组元,如Y,Zr,RE等,这些元素原子中有的可以溶入α-Mg基体,起固溶强化作用;有些则可以与Mg,Zn作用,形成稳定的弥散分布的化合物相,发挥第二相强化作用;元素Zr可以作为镁合金的异质晶核,提高形核率,使晶粒细化,起到细晶强化作用。

(1)Mg-Zn二元合金 Zn在Mg中的最大固溶度为6。2wt。%,且其固溶度会随温度降低而下降,因此,对Mg-Zn系合金可采取人工时效的方式进行时效强化。室温下合金的平衡组织为α-Mg和MgZn化合物,其中MgZn化合物是温度降低过程中析出强化相。Zn含量为6wt。%时,铸造合金的强度能够达到最大值,Zn含量进一步增大时合金的强度和延伸率反而降低,因此Zn含量小于6wt。%时,合金抗拉强度和屈服强度随着含Zn含量的增加而提高,延伸率降低;当Zn含量大于6wt。%时,抗拉强度和屈服强度随Zn含量增加反而下降,延伸率则继续下降,因此,日常应用的Mg-Zn系合金Zn含量一般都在(4-6)wt。%范围内[25]。此外还有研究发现,在Mg-Zn合金中加入Cu可以有效提高合金的塑性和时效强化程度。

(2)Mg-Zn-RE合金 在Mg-Zn合金的基础上加中稀土元素可以显著改善合金的铸造性能,同时提高抗蠕变性能,因此对Mg-Zn-RE合金有许多的研究[26]。研究结果表明[27],Mg-Zn-RE系合金在凝固过程中优先析出树枝状的α-Mg固溶体枝晶相,其具有亚共晶组织的特征。室温合金组织为α-Mg和Zn-RE化合物的共晶体。这类合金具有时效强化的特性,热处理后含稀土元素的细小耐热相以网状的形式分布于α-Mg基体晶界。因为Mg-Zn二元合金的结晶温度范围相对较大,所以Mg-Zn二元合金的铸造性能较差,易产生热裂和缩松,并且随着含Zn量增加缩松和热裂倾向增大。在Mg-Zn合金加入 一定量的的Zr,形成Mg-Zn-Zr合金,该合金的铸态组织为α-Mg固溶体和块状Mg-Zn化合物。Zr的加入能够有效地改善合金的铸造性能,因为 Zr能有效地使合金晶粒细化[28],缩小结晶温度范围;Zr还可与镁液中的氢作用形成固态ZrH2化合物,大大减少金属液中的含氢量,可有效减少缩松[29]。但往镁合金中加Zr的工艺较复杂,通常是以中间合金的形式加入,此外,Zr的加入量不宜过多,过多的Zr会导致合金的熔点升高,使高温条件下易挥发的镁合金制备变得困难;另外,过多的Zr与合金中的Zn反应形成稳定的化合物,使Zn从固溶体中分离出来。同时,Zr的密度较大,无论液态还是固态,Zr都不能均匀分布,难以保证合金的稳定性以及均一性,而且加入过多Zr会增加合金成本。

为了解决Mg-Zn-Zr合金中Zn含量高带来的热裂、缩松等问题,在合金中添加稀土金属,同时减少Zn的含量的。添加RE后,合金中形成稳定的Zn-RE化合物,同时大大减少α-Mg固溶体中Zn的含量,使合金的热裂、缩松倾向减小,耐热性能也显著升高[30]。

(3)Mg-Zn-Y-Zr合金 在Mg-Zn-Zr镁合金中加入稀土元素钇,得到Mg-Zn-Y-Zr合金。与其他元素相比,Y在镁合金中有比较大的固溶度,Y的高固溶度使合金形成过饱和固溶体,可以很好地发挥固溶强化和时效强化作用。同时Y的加入提高镁合金的共晶温度点,使合金在凝固过程中形成大量可以在高温条件下稳定存在的第二相。由于合金元素Y的熔点较高,使合金在熔炼凝固过程中得到更多凝结核心,从而使合金晶粒变得细小,晶粒细化导致晶界表面积增加。这种合金晶粒细化,晶界变多的现象可以使合金得到有效的强化。Y的加入还使弥散分布的强化相增多,且变得更加细小,合金金相组织也更加均匀。在该合金中,一部分锌富集在晶界上,钇元素也主要在集中在晶界上,锌钇作用生成Zn-Y相。晶粒内部的少量钇原子一部分固溶在镁基体中,另一部分则与镁形成弥散的Mg -Y相。添加钇元素后,可有效地改善材料的力学性能。 国内外镁合金的研究现状概况(2):http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_114774.html

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