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论镁合金性能与熔炼的探究

2013-07-21 01:06

　　【论文关键词】：镁合金；性能；熔炼 
　　【论文摘要】：介绍了镁合金的分类和组织与性质特点，并介绍了镁合金的主要熔炼方法。熔炼设备，熔剂及气体保护熔炼技术，保护性气体有SF6、CO2、SO2 、 N2等或它们的混合气体，SF6 和CO2是有害气体科学家研究用氩气替代SF6和CO2作为镁合金熔炼保护气体。 

　　引言 
　　20世纪80年代初期，北美汽车制造企业为了达到平均燃油标准（CAFE），都努力降低汽车自重，以减少燃油消耗。镁合金由于密度小、压铸性能好被认为是降低汽车自重的首选合金，各国都加紧进行镁合金生产及应用研究，镁合金工业因而进入飞速发展阶段。
　　1 镁合金的组织性能与分类 
　　1.1镁合金的分类 
　　常用镁合金共有四大系列 
　　⑴Mg-Al-Si(AS)系列：AS系列具有较好的抗蠕变性，强度高，塑性、韧性好，但充型性能较差，常用于制造工作温度较高的发动机零件，如发动机曲轴等。 
　　⑵Mg-Al-Zn(AZ)系列：AZ系列具有均衡的力学性能和铸造性能，屈服强度高并具有一定的耐盐雾腐蚀能力，适合制造形状复杂的薄壁压铸件，如阀套、离合器壳体等。 
　　⑶Mg-Al-Mn(AM)系列：AM系列具有优异的韧性和塑性，适合制造受冲击的零部件，如汽车轮毂等。 
　　⑷Mg-Al-RE(AE)系列：AE系列具有比AS系列更好的抗蠕变性，但易粘模，压铸性能较差，并且稀土成本高，该合金暂时应用范围较小。 
　　1.2镁合金的组织与性能特点 
　　镁合金在共晶温度时，具有α相单相组织，而在常温下具有α+β（Mg2Al3）组织。镁在α相中有一定的溶解度，而且镁原子半径与铝原子半径相差很大，故能产生很强的固溶强化作用。 

（转载自中国科教评价网www.nseac.com ）

　　α与β两相是以离异共晶形态存在，在铸态组织中β相以网状呈现在α相的晶界处，会降低合金的强度和塑性。采取固溶化及淬火处理，消除β相，能提高其机械性能 。 
　　镁合金不具有时效强化作用，不易进行强化处理。虽然镁在α相中溶解度随温度下降而降低，但由于镁原子在铝中容易扩散和聚集，即使在常温下也会发生自然时效过程，析出β相。当80℃以上，时效过程更快，故不易用时效强化的热处理方法。 
　　镁合金表面有一层由尖晶石构成的膜，因而使合金具有良好的耐海水、大气腐蚀性能。但合金只有在组织中不析出β相时才有此性能，如果是α+β两相组织，则由于β相与α相之间有较大电位差，故有较大电化学腐蚀倾向。 
　　AZ系列合金中Zn在合金中溶于α相，并在晶界上形成T相，有效抑制镁原子的扩散和β相的析出。因此其组织稳定性强，应力腐蚀倾向较小。合金中的表面活性元素Be富集于表面，而成为氧化铝膜中的组成物，增大了氧化膜的电阻率，故提高合金抗氧化性。又由于BeO的体积是氧化前Be体积的1.7倍，提高了氧化膜的致密度，因而提高耐蚀性。AS系列合金中的Si、Mn的辅助强化，提高了组织稳定性，减小应力腐蚀倾向，Si也减小了热裂倾向。 
　　另外，镁合金还具有其他一些特点，如密度低，但比强度、比刚度高；吸震性好；收缩率均匀一致，具有良好的蠕变强度；缩孔倾向小；流动性好、凝固快；与钢之间的粘附系数低，易脱模；与Fe、Co、Cr、W等元素不溶或微溶，对钢质模具和工具侵蚀作用小；有良好的切削加工性能等优点。
　　1.3镁合金中的杂质元素及影响