变形镁合金(一).
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镁合金的牌号与分类1、镁合金成分与牌号的标记方法镁合金的标记方法有很多种,各国标准不一,目前普遍使用的是美国材料试验协会( ASTM)的标记方法。
根据ASTM标准,镁合金的牌号和品级由4部分组成,第1部分为字母,标记合金中主要的合金元素,代表合金中含量较高的元素的字母放在前面,如果两个主要合金元素的含量相等,两个字母就以字母顺序排列;第2部分为数字,标记合金中主要合金元素的质量分数,四舍五人取整数;第3部分为字母,表明合金的品级;第4部分表明状态,由1个字母和1个数字组成。
举例说明:A291D - T6,表明该合金中含铝%~%,含锌0. 35%~,D表明合金纯度要求,T6表明合金状态为固溶+时效。
表10 -2为部分镁合金中使用的合金元素代码。
2一般来说,镁合金的分类依据主要有3种,分圳为:合金化学成分、成形工艺和是否含锆,按化学成分,一般根据镁与其中的一个主要合金元素将其划分为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。
主要合金元素在镁中的作用总结如下:(1) Al。
铝元素在镁中的极限固溶度为12. 7%,并且随着温度的的降低显着减少,室温下的固溶度为2. 0%左右,利用其固溶度的明显变化可以对进行热处理。
铝元素的含量对合金性能的影响极大,随着铝元素含量的增力,合金的结晶温度范围变小、流动性变好、晶粒变细、热裂及缩松现象等倾向明娃得到改善,而且随着铝含量的增加,抗拉强度和疲劳强度得到提高。
但是Mg17Al12在晶界上析出会降低其蠕变抗力,特别是在A291、A780合金中Mg17A112的析出量很高。
在铸造镁合金中含销量可达到7%~9%,而变形镁合金中铝含量一般控制在3%~5%。
(2) Zn。
锌元素在镁中固溶度约为%,其固溶度随温度降低而显着减少。
铸造工艺必然造成镁合金内部变形原因-概述说明以及解释1.引言1.1 概述镁合金作为一种重要的结构材料,在航空、汽车和电子等领域有广泛的应用。
然而,在镁合金的铸造过程中,不可避免地会产生一定的内部变形。
这种内部变形可能会对材料的性能和使用寿命产生负面影响,因此了解造成镁合金内部变形的原因显得尤为重要。
铸造工艺是造成镁合金内部变形的主要原因之一。
在铸造过程中,温度的变化可能会导致热应力的产生。
当镁合金在冷却过程中迅速从高温状态转变为低温状态时,由于不同部分的冷却速度不一致,会在材料内部产生应力,从而导致变形现象的发生。
此外,快速冷却也是导致镁合金内部变形的一个重要原因。
快速冷却会使镁合金迅速凝固收缩,并且由于凝固过程中的体积变化不一致,可能会引起材料的内部应力,导致材料发生变形。
在浇注过程中,气孔和缩孔的存在也会对镁合金的内部变形产生影响。
气孔和缩孔是由于气体在浇注过程中被困在材料内部或者材料受到收缩作用而形成的。
这些孔隙会导致材料的局部应力集中,从而引起变形。
除了铸造工艺外,材料本身的性质也会对镁合金的内部变形起到重要的影响。
首先,镁合金具有较低的熔点和较高的热膨胀系数,使得在铸造过程中容易出现热应力和热收缩引起的变形。
其次,材料的非均匀性和晶粒结构也会导致内部变形的发生。
这些因素会使得材料的内部应力不均匀分布,从而引起变形。
此外,化学成分的变化和杂质的存在也可能对镁合金的内部变形产生影响。
化学成分的改变可能改变材料的热膨胀系数和熔点,导致变形问题的发生。
而存在于合金中的杂质则可能影响材料的晶粒结构和力学性能,从而导致变形的发生。
总结而言,铸造工艺必然会对镁合金的内部产生一定程度的变形。
这种变形主要是由于温度变化导致的热应力、快速冷却引起的凝固收缩以及浇注过程中的气孔和缩孔等因素所致。
此外,材料本身的性质如低熔点、高热膨胀系数、非均匀性和晶粒结构,以及化学成分的变化和杂质的存在也会对变形问题产生影响。
变形镁和镁合⾦牌号和化学成分变形镁及镁合⾦牌号和化学成分(送审稿)编制说明1 ⼯作简况1.1任务来源随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求⽇益提⾼,镁合⾦产品展现出⼴阔的应⽤前景。
镁合⾦具有密度低,⽐强度和⽐刚度⾼,电磁屏蔽效果好,抗震减震能⼒强,易于机加⼯成形和易于回收再利⽤等优点,在航空、航天、汽车、3C产品以及军⼯等领域都具有巨⼤的应⽤潜⼒。
尤其是近⼏年来,国家新材料产业规划中,镁合⾦以其⾃⾝的优点更是作为⼗⼆五期间重点推⼴和应⽤的⾦属材料。
随着镁合⾦应⽤领域的不断拓展,新型镁合⾦的研究与投⼊应⽤也是层出不穷。
其中具有典型意义的产品包括3C⾏业⽤超轻镁锂系列合⾦的研发成功,更是突破了镁合⾦原有的合⾦系列;镁合⾦稀⼟系⾼强耐热镁合⾦的不断深⼊研究,更是将镁合⾦的品种和应⽤推向了更⾼更⼴的领域。
GB/T 5153-2003国家标准中规定的原有的合⾦牌号和化学成分已经⽆法满⾜新型镁合⾦⽣产、使⽤与发展的要求,修订和完善本标准势在必⾏⽽且迫在眉睫,镁合⾦⾏业的蓬勃发展需要⼀部完善的统⼀的国家标准对镁合⾦牌号与化学成分进⾏统⼀和规范。
国标委综合[201×]×××号⽂件及中国有⾊⾦属⼯业协会中⾊协综字[201×]×××号⽂件,下达了编制《变形镁及镁合⾦牌号和化学成分》国家标准的任务,并确定了东北轻合⾦有限责任公司为编写单位。
1.2 起草单位东北轻合⾦有限责任公司(原东北轻合⾦加⼯⼚)简称东轻公司,是作为“⼀五”期间原苏联援建的156项重点⼯程中的2项建设发展起来的新中国第⼀个铝镁合⾦加⼯企业。
2008年被国家有关部委认定为国家级⾼新技术企业。
东北轻合⾦有限责任公司现⽣产能⼒8.25万吨,⽣产《天鹅》牌铝、镁及其合⾦板、带、箔、管、棒、型、线、锻件和深加⼯制品等18类产品,228种合⾦,公司每年有10%左右的产品远销美国、⽇本、新加坡等16个国家和地区。
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。
其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点,逐渐成为各个领域中的热门材料。
然而,AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性,其机械性能受到材料的组织结构影响较大。
因此,对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究,有助于提高这种合金材料的使用性能。
AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列,由镁、铝、锌组成,其中镁含量最高,达到90%以上。
该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。
AZ31合金虽然密度较低,但其非球形晶粒结构导致其劣异性强,机械性能较差。
而AZ31合金加工过程中的塑性变形,会导致晶体的取向趋向于某些方向,进而改变其结构和性能。
2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。
AZ31合金材料经过加工后,其晶体取向会出现明显的变化。
织构演变主要表现为以下几个方面:(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中,由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转,引起晶体取向转移。
随着轧制次数的增加,合金的织构也发生了显著变化。
初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向,随着轧制次数的增加,晶胞几乎沿着轧制方向旋转。
在轧制后5次,(0001)织构逐渐消失,取向随机化趋势增强。
(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中,晶粒沿着应力方向伸展。
拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏,取向随机性增强。
此外,拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。
(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸,能够产生高度逆变形,有利于产生组织细化和显着的织构改善。
桶形拉伸后,(0001)取向分布更为均匀,且滞后角度明显减小。
3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。
中国有色金属报/2011年/7月/21日/第008版镁业变形镁合金的熔炼技术夏德宏变形镁合金是一种优越的金属材料。
变形镁合金材料的生产主要通过挤压、轧制和锻造等工艺手段实现。
变形镁合金优异的性能以及在不同领域的特殊用途使其成为镁合金材料研究与开发领域中不可缺少的一个重要组成部分。
但限制镁合金广泛应用的主要问题之一是,镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧,使镁合金的生产难度增大。
镁合金熔炼技术研究在很大程度上是防氧化研究,这包括对熔炼所使用的溶剂的研究和气体保护防燃研究。
镁熔体性质很活泼,容易和周围介质中的氧气、氮气和水分反应,其中在镁合金熔炼过程中最常见、危害最大的是镁与氧的反应,因此,在镁合金熔炼技术中可以采用熔剂保护熔炼,利用低熔点的无机化合物在较低的温度下熔化成液态,在镁合金液面铺开,阻止镁液与空气接触,从而起到保护液态镁熔体,防止镁与氧等反应气进行反应的作用。
目前国内常使用的保护熔剂是商品化的RJ系列熔剂。
其中,用得最为广泛的是RJ22熔剂。
一种新的溶剂JDMF,此覆盖剂能够长时间静置而不破碎下沉,延长熔剂的保护时间、减少熔剂的用量、减少有害气体的产生。
但是氯盐和氟盐的使用会造成环境污染,寻找合适的替代品是开发镁合金液保护熔剂的努力目标。
惰性气体保护是利用Ar、N2、He等无色、无味的惰性稀有气体,覆盖于熔体表面形成惰性气体层,防止镁的氧化。
等惰性气体主要用于不需经常开启的密闭系统作为保护气体,一般情况下需混人少量的SO2等反应性气体,以阻止镁的蒸发,提高其防燃效果。
在密闭条件下可起到良好的保护作用。
但在高压下存在一定的风险。
反应性气体保护是利用与镁反应的气体在消耗掉少量金属镁后,在表面形成致密膜层防止进一步氧化的方法。
在高温下CO2可与镁反应生成无定型C、MgO,无定型C填充到疏松多孔的夕膜的MgO空隙中,在熔体表面形成致密度系数大于由其组成的复合膜。
抑制镁穿过表面膜扩散的作用,降低了镁的蒸发,有效防止熔体的氧化。
变形镁合金及其成形工艺镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点,在航空、航天、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。
目前,镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。
这些工艺生产的产品,存在着组织部太致密、成分偏析,最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾,不能充分发挥镁合金的性能优势。
研究和实践表明,塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能,大大提高镁合金的强度和塑性,同时,很多领域重要结构材料需要用的板材、棒材、管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取,而不能利用铸造等工艺来生产,所以,变形镁合金及其成形工艺的研究越来越受到重视。
但是,由于镁合金晶体结构是密排六方(Hcp),塑性较差,成形困难,成材率低,加之人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张甚至是错误的认识,导致变形镁合金没有得到大规模应用,变形镁合金及成形工艺的研究没有引起足够的重视和深入的开展。
目前变形镁合金的板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天及军事等高端领域或部门,没有普及到一般民用领域。
在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下,急需加快研究步伐,转变观念,以推动变形镁合金镁在民用领域的应用。
本文旨在总结变形镁合金及成形工艺的成果,探讨变形镁合金及其成形工艺的研究方向。
变形镁合金的合金系变形镁合金主要分为四个系列(美国标准):AZ系列(Mg-Al-Zn),AM系列(Mg-Al-Mn),AS系列(Mg-Al-Si),AE系列(Mg-Al-Re)。
中国变形镁合金牌号为MB系列。
几个主要工业发达国家的变形镁合金标准及牌号见表1所示。
变形镁合金以AZ系应用最为普遍,其中又以MB2应用最为广泛。
需要指出的是变形镁合金中MB2的合金成分与AZ31B不同,其力学和成形性能比AZ31B稍差些,介于AZ31B和AZ31C二者之间。
变形镁合金的成形工艺(一)镁合金与其他易成形金属一样,变形镁合金几乎可以用所有的金属塑性成形工艺来实现成形。
成形原理相同,不同的是具体工艺参数的变化。
1、镁合金挤压成形工艺典型的挤压成形工艺流程为:挤压坯生产→加热→挤压→矫直→热处理。
变形镁合金的加热温度一般不超过4000C,可用电炉加热挤压坯,一般不需要保护气氛。
挤压温度为300~4000C之间。
挤压截面收缩范围在10:1~100:1之间。
在挤压过程中,由于大变形而产生大量的热量,需要采取冷却措施,以避免温度过高,出现热裂纹。
坯料挤压成型后进行热处理,可以获得细小而均匀的合金组织,去除残余应力,稳定形状和尺寸,改善其使用性能。
金属挤压工艺生产变形镁合金型材和管材目前在国内正趋向成熟,主要缺陷如裂纹、皱纹和扭曲等已经得到了很大的改善。
福建坤孚股份有限公司拥有先进的大型镁合金挤压成套设备,可以生产出符合中国国家标准和国际标准的镁合金板材、镁合金棒材和镁合金型材。
目前,福建坤孚股份有限公司可以生产的挤压镁合金棒材型号是AZ31B、AZ91D、AZ61A、ZK60、ZK61等,直径Ø8mm-Ø130mm. 可以生产的型材合金牌号是AZ40M,AZ31B,ME20M,ZK61M。
2、镁合金板轧制工艺变形镁合金板材的生产主要是通过轧制工艺来完成,铸造工艺已经被淘汰。
轧制工艺流程如下:铸锭铣面→铸锭均匀化→加热→开坯→板坯剪切→板坯加热→粗轧→酸洗→加热→中轧→中断或下料→加热→精轧→产品退火→精整→氧化上色→涂油包装。
福建坤孚股份有限公司生产的镁合金板材的轧制采用热轧方式,必要时进行中间退火。
采用多道次、小压下量工艺进行轧制。
一般厚度6.3-200mm的板材为厚板,厚度6.3mm以下为薄板。
(1)镁合金厚板轧制工艺镁合金板坯在轧制前要在轧制面或侧面铣面并经过探伤检查。
要求板坯内部组织均匀,晶粒细小,第二相分布均匀。
采用带有空气循环的电阻链式加热炉加热,加热温度一般为450-5000C,加热过程中要使炉膛内温度分布均匀,避免局部高温。
铸造镁合金和变形镁合金概述说明以及解释1. 引言1.1 概述镁合金作为一种重要的轻质结构材料,在工业生产和科学研究领域得到了广泛应用。
其中,铸造镁合金和变形镁合金是常见的两种镁合金品种。
本文将对铸造镁合金和变形镁合金进行概述、说明以及解释,探讨它们的加工方法、特性与应用、优缺点,并对两者进行对比分析,包括异同点、应用领域的区别,同时展望其发展趋势与前景。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分。
引言部分概述了文章内容,并介绍了铸造镁合金和变形镁合金的研究背景和意义。
第二部分讲述了铸造镁合金,包括其铸造工艺、特性与应用以及优缺点。
第三部分则关注于变形镁合金,详细介绍了它的加工方法、特性与应用以及优缺点。
在第四部分中,我们将对铸造镁合金和变形镁合金进行比较分析,着重探讨它们的异同点和在不同领域中的应用差异,并展望其发展趋势与前景。
最后一部分是结论,对整篇文章的主要观点进行总结。
1.3 目的本文的目的在于全面介绍铸造镁合金和变形镁合金,在阐释它们的工艺、特性、应用和优缺点的基础上,比较两者的异同点,并探讨它们在不同领域中的应用区别。
通过对这些内容的详细介绍和分析,旨在为读者提供关于铸造镁合金和变形镁合金方面知识和研究帮助,并对其未来发展趋势做出一定预测。
2. 铸造镁合金2.1 铸造工艺铸造是制备镁合金最常用的工艺之一。
铸造镁合金可以采用砂型铸造、压力铸造和连续铸造等不同的方法。
在砂型铸造中,首先根据所需产品的形状和尺寸制作出沙模,然后将加热至适宜温度的镁合金液体倒入模具中,待其冷却凝固后取出成品。
这种方法生产成本较低,但表面质量一般较差。
压力铸造是指将加热至一定温度的镁合金注入高压下的模具中,通过快速凝固来制备零件。
该方法能够获得更高密度、更均匀组织和更好性能的零件。
常见的压力铸造方法包括压力浇注、低压浇注和真空浇注等。
连续铸造是指通过恒定输送速度将溶化状态的镁合金连续浇注到定型装置中进行凝固形成连续性材料坯料。
金属材料与军事运用自古以来,战争就连续不断,有国内民族、泥别等之间的纷争,也有国与国之间的战争,甚至是世界大战。
从冷兵器到热兵器直到现在的核武器、战略导弹防御系统,各类材料尤其是先进材料起了关键作用。
有人认为:二次大战在某种程度上是钢铁之战,日本当年之所以能够发动战争,就因为有了年产800万吨钢铁的资本。
进入新世纪的两场战以及稍前的第一次海湾战争,无不是当代高科技以及新材料的大展示。
军用材料按材料性能和用途可分为结构材料和功能材料两大类, 主要应用于航空工业、航天工业、兵器工业和船舰工业中。
结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀和抗辐射等性能要求, 目前在军事领域应用的金属材料主要有以下几类。
一、变形镁合金变形镁合金有很高的比强度、比刚度和塑性,是航空航天领域中最有前途的金属结构材料之一,座舱架、吸气管、导弹舱段、壁板、蒙皮、直升机上机闸等大都采用镁理合金制件。
有研究表明采用镁合金部件代替铝合金,可以解决铝合金机翼的疲劳问题。
目前,对于镁合金的研究和开发已基本成熟,多个品牌的变形镁合金已经开发出来。
例如:耐热镁合金、耐蚀镁合金、阻燃镁合金、高强韧镁合金以及超轻变形Mg-Li合金。
其中,镁锂合金的研究十分活跃,美国、日本、俄罗斯在理论和应用开发方面都做了不少研究,我国也有一些单位进行前期研究。
目前主要应用在歼击机和枪械方面。
如喷气式歼击机“洛克希德F-80”以及“B-36”轰炸机都应用这类镁合金。
耐热镁合金目前主要在往稀土镁合金方向研究,如美国开发的QE22和WE44镁合金具有相当高的高温强度,以运用到直径1m的“维热尔”火箭壳体的制作上,提高了其飞行性能。
这方面上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心研究成果丰硕,他们开发出的加入铍和稀土元素的镁合金已成功的应用到了轿车变速箱壳盖的工业试验,相信在武器要求强量化背景下,这种镁合金在军事工业上会有很大的应用前景。