镁合金及其应用.ppt

镁合金及其应用84809387
镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magne有三种：
①化学成分：主要合金元素Mn, Al，Zn，Zr和稀土为基础，组成基本合金系。
②成形工艺：铸造镁合金和变形镁合金。
图2-2
③是否含锆：含Zr合金和不含Zr合金。
国外在工业中应用较广泛的是压铸镁合金，主要有以下4个系列：AZ，AM，AS和AE系列。我国铸造镁合金主要有ZK，Mg-Zn-Zr-RE和AZ系列。变形镁合金有Mg-Mn，AZ和ZK系列。
表2-3
常见压铸镁合金和变形镁合金的化学成分分别见下表。
表2-4
表2-5
镁合金热处理采用与铝同样的系统标示。常用的回火有：T4——固溶处理，T5——人工时效，T6——固溶处理后人工时效。
■合金元素对组织和性能的影响
加入不同的合金元素，可以改变镁合金共晶化合物或第二相的组成、结构以及形态和分布，可能得到性能完全不同的镁合金。
图2-3
表2-6
铸造镁合金组织和性能
镁合金的铸造方法有多种，包括重力铸造和压力铸造。通常所说的压铸（Die Casting）是指高压铸造。
Mg-Al系合金组织
Mg-Al系铸造合金的平衡状态组织如下图。
图2-4 改
■Mg-Al-Zn合金
按组织可以分为两种类型，典型的合金分别为：AZ92和AZ63。
图2-6
由于凝固过程中出现的晶内偏析，导致Al和Mg的含量在材料内分布不均，从而影响了材料的耐蚀性和力学性能。力学性能随着Al含量的增加而提高。
图2-5
■Mg-Al-Mn合金
典型组织除了α相和β相以外，还有含Mn的中间相。随含Mn量的高低可能是：AlMn、Al3Mn、Al4Mn、Al6Mn或Al5Mn8。
图2-7
图 2-8
上图中，具有规则几何形状的白色相为AlMn，可以看出其有明显的偏聚趋势。AZ61中的AlMn粒子可能是由于在镁合金的冶炼过程中，为除去有害元素Fe而有意加入Mn元素所致。
■Mg-Al-RE合金
Mg-Al-RE合金（如AE21、AE41）的典型组织为α相、β相和中间相Al4MM（MM指混合稀土）。合金中不存在三元Mg-Al-RE相，这是因为RE优先与Al结合。
■Mg-Al-Si合金
AS系典型的合金为AS41和AS21，组织特征是在晶界处形成细小弥散分布的稳定析出相Mg2Si。AS系镁合金的耐热性能较好，适用于较高温度（150℃）下强度高的部件。
■Mg-Al-Ca合金
Mg-Al-Ca合金组织特征是存在Al2Ca和Mg2Ca化合物。此类合金具有较高的耐热性和阻燃性，但是腐蚀性能有所降低。
Mg-Zn系合金
Mg-Zn phase diagram
■Mg-Zn-MM（混合稀土）合金
%MM对Mg-8Zn合金组织有强烈的影响，所以Mg-8Zn-：T相（(Mg,Zn)）、Mg4Zn7相和MgZn2 （Laves相）。
■Mg-Zn-Al（-Ca）合金
组织特征是存在MgxZnyAlz和MgZn中间相。在含大约2%Al的镁合金里存在MgZn化合物，但不存在Al12Mg17化合物。Ca的加入能够提高合金的抗蠕变性能，其大量的存在于MgxZnyAlz相中。
铸造镁合金的性能
表2-8
表2-9
表2-10
变形镁合金组织及性能
变形镁合金经过挤压、轧制和锻造等工艺后具有比相同成分的铸造镁合金更高的力学性能。其工作温度不超过150℃。
图2-9
变形镁合金常用的是Mg-Al系和Mg-Zn-Zr系。前者中强，塑性较高，后者高强，塑性较低。
■变形镁合金组织
图2-10
图2-11
图2-12
■变形镁合金性能
变形镁合金力学性能与加工工艺、热处理状态等大有关系。
表2-11
表2-12
表2-13
镁合金热处理时效组织和性能
大部分镁合金时效过程中都有一个与镁点阵形成共格沉淀物的阶段，这种沉淀物具有DO19晶体结构，其晶胞的a轴为镁基体a轴的2倍，c轴相同。
表2-14
镁合金时效过程复杂，可能出现