鎂合金的牌號(hào)與分類以及各化學(xué)成分的作用
2019-12-06 15:19 ?瀏覽：次
鎂合金的標(biāo)記方法有很多種，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不一，目前普遍使用的是美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)( ASTM)的標(biāo)記方法。根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)，鎂合金的牌號(hào)和品級(jí)由4部分組成，第1部分為字母，標(biāo)記合金中主要的合金元素，代表合金中含量較高的元素的字母放在前面，如果兩個(gè)主要合金元素的含量相等，兩個(gè)字母就以字母順序排列；第2部分為數(shù)字，標(biāo)記合金中主要合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，四舍五人取整數(shù)；第3部分為字母，表明合金的品級(jí)；第4部分表明狀態(tài)，由1個(gè)字母和1個(gè)數(shù)字組成。舉例說明：A291D - T6，表明該合金中含鋁8.3%~9.7%，含鋅0. 35%~1.00-10，D表明合金純度要求，T6表明合金狀態(tài)為固溶+時(shí)效。表10 -2為部分鎂合金中使用的合金元素代碼。
一般來說，鎂合金的分類依據(jù)主要有3種，分圳為：合金化學(xué)成分、成形工藝和是否含鋯，按化學(xué)成分，一般根據(jù)鎂與其中的一個(gè)主要合金元素將其劃分為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。
主要合金元素在鎂中的作用總結(jié)如下：
(1) Al。鋁元素在鎂中的極限固溶度為12. 7%，并且隨著溫度的的降低顯著減少，室溫下的固溶度為2. 0%左右，利用其固溶度的明顯變化可以對(duì)進(jìn)行熱處理。鋁元素的含量對(duì)合金性能的影響極大，隨著鋁元素含量的增力，合金的結(jié)晶溫度范圍變小、流動(dòng)性變好、晶粒變細(xì)、熱裂及縮松現(xiàn)象等傾向明娃得到改善，而且隨著鋁含量的增加，抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度得到提高。但是Mg17Al12在晶界上析出會(huì)降低其蠕變抗力，特別是在A291、A780合金中Mg17A112的析出量很高。在鑄造鎂合金中含銷量可達(dá)到7%~9%，而變形鎂合金中鋁含量一般控制在3%~5%。
(2) Zn。鋅元素在鎂中固溶度約為6.2%，其固溶度隨溫度降低而顯著減少。鋅可提高合金應(yīng)力腐蝕的敏感性與鎂合金疲勞極限。鋅元素含量大于2.5%時(shí)則會(huì)對(duì)合金的防腐性能產(chǎn)生不利影響，原則上含鋁鎂合金中，鋅元素含量一般控制在2%以下。
另外，根據(jù)是否含鋯可劃分為無鋯鎂合金和含鋯鎂合金兩大類。根據(jù)成形工藝，鎂合金則可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，兩者在成分、組織性能上存在很大差異。
一般來說，鎂合金的分類依據(jù)主要有3種，分圳為：合金化學(xué)成分、成形工藝和是否含鋯，按化學(xué)成分，一般根據(jù)鎂與其中的一個(gè)主要合金元素將其劃分為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。
主要合金元素在鎂中的作用總結(jié)如下：
(1) Al。鋁元素在鎂中的極限固溶度為12. 7%，并且隨著溫度的的降低顯著減少，室溫下的固溶度為2. 0%左右，利用其固溶度的明顯變化可以對(duì)進(jìn)行熱處理。鋁元素的含量對(duì)合金性能的影響極大，隨著鋁元素含量的增力，合金的結(jié)晶溫度范圍變小、流動(dòng)性變好、晶粒變細(xì)、熱裂及縮松現(xiàn)象等傾向明娃得到改善，而且隨著鋁含量的增加，抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度得到提高。但是Mg17Al12在晶界上析出會(huì)降低其蠕變抗力，特別是在A291、A780合金中Mg17A112的析出量很高。在鑄造鎂合金中含銷量可達(dá)到7%~9%，而變形鎂合金中鋁含量一般控制在3%~5%。
(2) Zn。鋅元素在鎂中固溶度約為6.2%，其固溶度隨溫度降低而顯著減少。鋅可提高合金應(yīng)力腐蝕的敏感性與鎂合金疲勞極限。鋅元素含量大于2.5%時(shí)則會(huì)對(duì)合金的防腐性能產(chǎn)生不利影響，原則上含鋁鎂合金中，鋅元素含量一般控制在2%以下。
(3) Mn。在鎂合金中添加錳并不能提高合金的抗拉強(qiáng)度，但是能稍微提高屈服強(qiáng)度。錳通過除去鎂合金液中的鐵及其他重金屬元素、避免產(chǎn)生有害的金屬間化合物來提高M(jìn)g - Al合金和Mg - Al - Zn合金的抗海水腐蝕能力，在熔煉過程中部分有害的金屬間化合物會(huì)分離出來。鎂合金中錳的含量通常低于1.5%，而在含鋁的鎂合金中，錳的固溶度僅為0.3%。此外，錳還可以細(xì)化晶粒，提高可焊性。
(4) Si。硅可改善壓鑄件的熱穩(wěn)定性能與抗蠕變性能。因?yàn)楣杩膳c鎂在品界處形成細(xì)小彌散的析出相Mg2Si，它具有CaF2型面心立方晶體結(jié)構(gòu)，有較高的熔點(diǎn)和硬度。
(5) Zr。它是最有效的晶粒細(xì)化劑，對(duì)于含Zn、Ag、RE、Y、rrh的鎂合金，可添加Zr細(xì)化晶粒，改善性能；但對(duì)于含有Al、Mn的鎂合金不能加Zr進(jìn)行晶粒細(xì)化，因?yàn)閆r可以清除熔體中的Al、Mn和Si元素。
(6) Ca。它可細(xì)化組織，Ca與Mg形成具有六方Mg2n2型結(jié)構(gòu)的高熔點(diǎn)M92Ca相，使蠕變抗力有所提高并進(jìn)一步降低成本。但是，Ca含量超過1%時(shí)容易產(chǎn)生熱裂傾向。Ca對(duì)腐蝕性能不利。
(7) RE。向鎂合金中添加微量稀土元素可以起到細(xì)化晶粒的作用，稀土元素與合金元素形成強(qiáng)化相，可提高合金的室溫性能和高溫抗蠕變性能，因而常用作鎂合金的變質(zhì)劑。某些稀土元素在鎂中有很大的固溶度，如Gd、Y等，是開發(fā)熱處理強(qiáng)化型鎂合金的有益元素。其缺點(diǎn)是價(jià)格偏高。(4) Si。硅可改善壓鑄件的熱穩(wěn)定性能與抗蠕變性能。因?yàn)楣杩膳c鎂在品界處形成細(xì)小彌散的析出相Mg2Si，它具有CaF2型面心立方晶體結(jié)構(gòu)，有較高的熔點(diǎn)和硬度。
(5) Zr。它是最有效的晶粒細(xì)化劑，對(duì)于含Zn、Ag、RE、Y、rrh的鎂合金，可添加Zr細(xì)化晶粒，改善性能；但對(duì)于含有Al、Mn的鎂合金不能加Zr進(jìn)行晶粒細(xì)化，因?yàn)閆r可以清除熔體中的Al、Mn和Si元素。
(6) Ca。它可細(xì)化組織，Ca與Mg形成具有六方Mg2n2型結(jié)構(gòu)的高熔點(diǎn)M92Ca相，使蠕變抗力有所提高并進(jìn)一步降低成本。但是，Ca含量超過1%時(shí)容易產(chǎn)生熱裂傾向。Ca對(duì)腐蝕性能不利。
另外，根據(jù)是否含鋯可劃分為無鋯鎂合金和含鋯鎂合金兩大類。根據(jù)成形工藝，鎂合金則可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，兩者在成分、組織性能上存在很大差異。