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镁课堂:(十四)聊聊镁的合金元素与杂质1

  结构上应用的都是镁合金,因为纯镁的强度低。通过合金化,可使镁的强度性能得到很大提高,还可以改善工艺性能、化学性能等。根据合金化元素对二元镁合金力学性能的影响,通常把它们分为三类:可以同时提高强度和塑性的,Al、Zn、Ca、Ag、Ce、Ni、Cu、Th(提高由高到低),而改善塑性的顺序(由高至低)则为Th、Ga、Zn、Ag、Ca、Al、Ni、Cu;提高塑性的作用大,但强化效果较小的元素有Cd、Ti、Li;强化效果明显但使塑性下降的元素有Sn、Pb、Bi、Sb。

  铝Al 可与镁形成的有限固溶体,是镁合金最常用的合金化元素,也是用量最大的,在镁合金用的合金化元素中,铝的用量几乎占55%左右。在共晶温度时(710k),铝在镁中溶解度为12.7%,在提高合金强度性能的同时,可拓宽合金的凝固区间,改善铸造性能。由于铝在镁中的固溶度随着温度的下降而显著减小,所以镁-铝合金可以进行热处理。镁合金中的最大铝含量一般为10%,否则,合金的塑性会显著下降,应力腐蚀开裂倾向也加大。铝含量为6%,强度与塑性可得到最佳的匹配。镁可与铝形成化合物Al12Mg17。

  银Ag 在镁中的固溶度大,可达15.5%。银与镁的原子半径相差11%,当Ag溶入Mg中后,形成间隙式固溶体使晶格发生大的畸变,秒速时时彩有很强的固溶强化作用,银可以提高镁合金的高温强度和蠕变强度,秒速赛车开奖官网但降低其抗腐蚀性能。含银的镁合金获得了商业应用。

  铍Be 镁及镁合金熔体易氧化,添加0.001%Be~0.002%Be能有效地降低镁合金熔体在熔炼铸造时的表面氧化,不过含量稍多时会使晶粒粗化,因此砂型铸件的铍含量应控制。

  钙Ca 向镁合金添加钙有不少优点:可以降低熔体和铸件热处理时的氧化;细化合金晶粒;提高合金蠕变强度;降低合金的微电池效应,从而可使阴极活性区缩小;少量钙(≤0.3%)可提高合金薄板的可轧制性能,若钙含量

  0.3%,则薄板在焊接时易开裂;含2%Ca的快速凝固AZ91合金的腐蚀速度只有0.2mm/a,仅为不含钙合金的1/4。不过含钙的镁合金也有一些不足之处:钙在水溶液中不稳定,元素杂质在PH较高的溶液中会形成Ca(OH)2;此外,含钙的镁合金在铸造时,铸件易粘模和热裂。

  铜Cu 铜是镁合金的一种杂质,变形镁合金的Cu含量应≤0.5%,铸造镁合金的Cu含量应≤0.20%或≤0.10%。铜对镁合金的抗蚀性有较大影响,若其含量

  铁Fe 铁对镁及镁合金的抗蚀性有显著影响,是镁合金应于控制的杂质元素,合金中的最大含量0.005%。

  锂Li 锂是不常用的工业镁合金化元素,由于锂的密度小(0.534kg/t),所以Mg-Li合金的密度比纯镁的还低。锂可以显著提高镁合金的塑性变形能力,但却降低其强度性能与抗蚀性。锂在镁中的固溶度随着温度的下降而减少,有一定的固溶强化效果。锂增大镁熔体蒸发与燃烧的倾向,因此,宜在真空或保护密封条件下熔炼。

  镍Ni 镍是镁合金的一种有害杂质,它的作用与铁的相倾,少量镍会大大降低镁合金的抗蚀性,其含量应≤0.005%,个别镁合金如MB1及MB8的最大含量可达0.01%。

  锑Sb 锑可与镁形成化合物Mg3Sb2,它有高的热稳定性,能有效地提高Mg-Al合金的室温及高温强度。锑可以细化Mg-Si合金的晶粒,其效果优于钙的,并改变Mg2Si的形貌。锑与少量混合稀土一同加入Mg-5Al-Zn-ISi合金中,可以明显改善它的抗蚀性,制成室温力学性能优于AZ91合金的,而高温力学性能甚至比AE42合金的还高。

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