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第九章镁合金
简介
镁由菱镁矿、光卤石、盐矿、卤水以及海水中提炼制取,主要通过熔融氯化镁(MgCl2)电解还原得到。
在25℃,密度比铝小,熔点为650℃。
镁具有密排六方结构,滑移系较少。在250℃以上由于增加了滑移系,塑性较好。
屈服强度和弹性模量较低。
在大气中有足够的耐蚀性,在氢氟酸、碱和矿物油中也耐蚀,但在淡水、海水中耐蚀性差。
镁合金的合金元素
Mg合金的合金强化机制与Al合金大致相同,固溶强化和时效硬化是主要强化手段,只是没有Al合金那样明显。因此,凡是能在Mg中大量固溶的元素,都是强化Mg合金的有效合金元素。
合金元素主要有:Al、Zn、RE、Li、Ag、Zr、Th、Mn、Ni等,在镁合金中有固溶强化、沉淀强化、细晶强化等作用。
镁合金的合金元素
Ag(%),Al (%),Zn(%),Li(%),Th(%)是高强度镁合金的主要合金元素,如Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Nd-Ag系合金。
这类元素形成的Mg4Al3(Mg17Al12)、MgZn2、Mg23Th6和Mg12Nd2Ag等在Mg中有明显的溶解度变化,是Mg合金的主要强化相,有较强的时效硬化效应。
镁合金的合金元素
Zr(%),Mn(%)主要作用是细化晶粒,但也有净化合金(消除杂质Fe),提高抗蚀性和耐热性的作用。
稀土元素(RE):Y(%),Nd(%),La(%),Ce(%),Pr(%),混合RE(以Ce或La为主)。
镁合金的合金元素
稀土元素与镁不仅共晶温度比Mg-Al和Mg-Zn系高,Mg-RE系的α固溶体和稀土化合物(Mg9Nd,Mg9Ce等)的耐热性也高,原子扩散速度慢,有利于抗蠕变性能,故Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn系合金是耐热Mg合金,可在150~250℃工作。
RE除了提高耐热性外,还能降低液、固二态合金的氧化速度,改善铸造和变形性能。
Nd的综合作用最佳,能同时提高室温和高温强化效应;
Ce和混合RE次之,有改善耐热性的作用,但常温强化效果很弱;
La的效果较差,比不上Nd和Ce。
镁合金的分类
分为两类,变形镁合金和铸造镁合金。不过,许多镁合金既可做铸造合金,也可做变形合金。
经锻造和挤压后,变形合金比同成分的铸造合金有更高的强度。
镁合金的热处理类型
T1——部分固溶加自然时效;
T2 ——铸后退火;
T3 ——固溶加冷加工;
T4 ——固溶处理加自然时效;
T5 ——人工时效;
T6 ——固溶处理加人工时效;
T7 ——固溶处理加稳定化处理;
T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。
镁合金的特点
密度小、质量轻;
比强度和比刚度高;
良好的导热导电性能;
良好的电磁屏蔽能力;
镁的标准电极电位比铝还低,并且它的表面氧化膜是不致密的,故抗蚀性较差,铸件均需进行表面氧化处理和涂层保护。
镁合金在汽车工业中的应用