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Mg-Zn-Zr系高強度變形鎂合金-MB15鎂合金性能

2019-12-30 09:54 ?瀏覽:

在變形鎂合金中,Mg-Zn-Zr系合金具有最高的強度、良好的塑性及耐蝕性。因此,Mg-Zn-Zr系合金是目前應用最多的變形鎂合金之一。國產合金只有MB15一個牌號,與俄羅斯的MA14合金與美國的ZK61(Mg-6Zn-0.82r)相當,合金化、組織與性能的變化特點與鑄造鎂合金ZM1完全相同。
MB15合金可采用擠壓或鍛造后直接時效(T1)或人工時效制度(T6),兩種熱處理的強度相差不多,但后者的塑性卻低得多,一般多采用T1處理。MB15合金的固溶處理溫度較高(T=500~525℃),晶粒極易長大,使塑性降低;反之,在150~170℃直接人工時效(TI),即可避免這一缺點。另外,MB15合金的熱加工溫度為300~400℃,強化相在該溫度已大部分溶解,空冷即可得到相當高的過飽和度,再加上Zr的細化晶粒和提高再結晶溫度的作用,在該溫度擠壓的棒或型材,晶粒極細,人工時效后可以得到高的綜合性能,如表2-170所示。

MB15合金在實際生產中采用的時效制度
(T1),因產品而略有不同,棒材和型材的T.=(170±5)℃,10 h,鍛和模件采用T.=(160±10)C,24 h  MB15合金鍛件的力學性能比擠壓件低,這是鍛造的變形特點所造成的,參見表2-171該合金的缺點是焊接性能低,不能制造焊接件,擠壓件尾部容易出現粗晶環,對力學性能、沖擊韌性、疲勞和抗蝕性有不利影響。

MB15合金的強度高,主要用于航空工業制造承受負荷較大的零件,如機翼長桁、翼肋和搖臂等。
變形Mg-Zn-Zr合金與鑄造Mg-Zn-Zr合金一樣,加入少量稀土Nd或Y(0.7%~1.7%)也能顯著改善鑄造性能(減小氧化傾向)、抗蝕性,提高溫及高溫力學性能。MB15加入1.5%~2.5%的Nd后,擠壓棒材($15 mm)的室溫0,可由330 MPa提高到390 MPa,200℃的瞬時拉伸強度可由150 MPa提高到210 MPa。因為Nd除了能固溶強化、提高再結晶溫度和保留未再結晶的纖維組織外,還能形成熱穩定性高的雖相MgsNdo Yt有相同的作用(可參閱鑄造Mg-RE-Zn-Zr系耐熱鎂合金)。同時加入Cd和Nd的MA19的合金化程度最高,強度也最高,如表2-172所示,06接近400 MPa,幾乎與硬鋁的水平相同,是變形鎂合金中強度最高的一種,通常用于工作溫度150℃以下的鍛件和模鍛件的生產。MA20是另一種類型,合金化程度較低,塑性可以顯著提高,退火板材的伸長率可達18%~30%,耐蝕性也高,可以沖壓成型。
B物理性能
Mg-Zn-Zr變形鎂合金的物理性能如表2-173所示。

C耐腐蝕性能
在一般腐蝕介質中,MB15合金有較好的耐蝕性,無應力腐蝕開裂傾向。MB15合金可按MB8合金的制度進行表面氧化處理和涂油、涂漆保護。合eaM D力學性能
MB15合金的力學性能如表2-174~表2-177所示。


E工藝性能
Mg-Zn-Zr系合金(MB15)的熔煉鑄造工藝比較復雜。因為鋯在液態鎂中的溶解度很小,不易加入,而且鋯的熔點很高(1860℃),密度又比鎂大,容易形成偏析;此外,鋯的化學性活潑,容易與鎂中的其他元素(主要是雜質元素)結合成高熔點化合物沉入坩堝底部,而造成鋯的大量耗損,常使合金中的鋯含量達不到成分要求,降低了鋯細化晶粒的作用?,F在生產中,鋯多是以鎂一皓中間合金或以鋯氟酸鉀(K2ZFo)形式加人。
應當注意,加鋯的鎂合金不能加鋁、硅、錫、鎳和錳等元素,因為這些元素能和鋯形成難熔的金屬間化合物,影響鋯在鎂中的溶解度。能和鋯共存而又不影響晶粒細化作用的元素是鋅、鎘、鈰、銀、針、磷、銅、鉍、鉛和鈣。在熔煉含鋯合金時,要注意原料,特別是回爐料的成分。
Mg-Zn-Zr合金在熱加工溫度范圍(300~450℃)內的塑性很高,可擠壓成各種規格的棒材、型材和帶材。合金的鍛造性能良好,可制造形狀復雜的大型鍛件。
MB15合金的型、棒材采用小直徑鑄錠進行一次擠壓所得到的制品,其力學性能比二次擠壓制品要高。
合金的切削加工性能良好,但焊接性能不合格,熔焊和接觸焊均有形成裂紋的傾向。
MB15合金的主要工藝參數見表2-178

如前所述,加鋯往往會在合金組織中形成鋯偏析,需要經過高溫均勻化退火處理,才能消除鋯偏析現象。但試驗表明,均勻化處理會降低材料的強度,而且隨著均勻化溫度的提高和時間的增長將使強度進一步降低。如MB15合金經均勻化(380℃,24 h)后,加工制品的抗拉強度可降低10~30 MPa,因此,為了保證材料獲得最高強度,一般都不對鑄錠進行均勻化處理,而且鑄錠在熱加工前的加熱時間也不應過長(一般不超過4-8h)。但如果要提高鑄錠承受壓力加工的能力,也可對鑄錠進行均勻化處理。
MB15合金可通過兩種方式熱處理強化:
一種是熱變形后直接進行人工時效,另一種是先淬火然后再進行人工時效。兩種處理得到的性能在強度上相差不多,而塑性后者要低一些,參見表2-179所示。所以,實際生產中一般都采用直接人工時效制度,只在個別情況下才進行淬火和人工時效處理。

MB15合金材料的熱處理制度見表2-180

F品種與用途
MB15合金主要用于生產棒材、型材以及鍛件和模鍛件,制作要求承受高載荷和高屈服強度的零件,如機翼長桁、翼肋等。零件的工作溫度不能超過150℃。

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