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Mg-RE和Mg-Th系耐熱變形鎂合金化學成分和力學性能

2019-12-31 09:15 ?瀏覽:

Mg-RE和Mg-Th系耐熱變形鎂合金
A概述
鎂中加入稀土元素的作用主要是:
(1)能顯著提高鎂合金的高溫強度和抗蠕變性能。Mg-RE系合金可以在150~250℃較長期工作或在250-300℃下短期工作。(2)能改善鎂合金的鑄造性能,減小產生顯微疏松和熱裂紋的傾向。
(3)能改善鎂合金的焊接性能,并且有較高的焊縫強度。
(4)Mg-RE系合金的耐蝕性不亞于其他鎂合金,一般無應力腐蝕傾向。用于鎂的表面處理方法也可以用于鎂-稀土合金來進行防腐處理。
Mg-RE系合金類型很多,這里主要介紹Mg-Mn-RE和Mg-Zn-Zr-RE兩類變形合金。
Mg-Th系合金比Mg-RE系合金具有更高的耐熱性,可以用于在300~400℃高溫下工作的結構材料,是高速飛機、火箭、導彈等現代技術不可缺少的材料。
試驗表明,稀土元素對鎂的力學性能的影響基本是按鑭、鈰、富鈰混合稀土(MM)、鐠、釹的順序排列,即隨著原子序數的增加而增加。
表2-181為常用的稀土元素對鎂的室溫及高溫力學性能的影響。

目前,國內外研究較多而且已經開始應用的Mg-RE系變形合金有:Mg-Mn-RE系(如MB14 ,MB12,S122等合金)及Mg-Zn-Zr-RE系(如S124,S128等合金),Mg-Mn-RE系合金的化學成分見表2-182.
B Mg-RE系變形鎂合金的性能、品種和用途
(1)物理性能Mg-RE系變形鎂合金的物理性能見表2-183.


(2)力學性能。Mg-Mn-RE合金及Mg-Zn-Zr-RE合金在室溫和高溫下的力學性能見表2-184~表2-191



(3)抗蝕性能。Mg-Mn-RE系合金與Mg-Mn系合金一樣,具有良好的耐蝕性能(加鎳的合金除外),無應力腐蝕傾向。
Mg-Zn-Zr-RE合金的耐蝕性與MB15合金相近。
(4)工藝性能。Mg-RE系合金的鑄造性能一般較好。
Mg-RE合金在高溫下有較好的塑性,可進行擠壓、鍛造及模鍛等壓力加工。當用Mg-Mn-RE合金生產板材時,由于熱加工溫度范圍較窄,所以需采用小壓下量多道次和重復加熱的工藝制度。
含釹及釔的鎂-錘合金可熱處理強化。淬火加熱溫度為510~520℃,在空氣中淬火,人工時效溫度為(175±5)℃。
同MB15合金一樣,Mg-Zn-Zr-RE合金一般是在熱變形后,直接進行人工時效狀態下使用。人工時效制度為(175±5)℃(Mg-Zn-Zr-Nd系)或(200±5)℃(ME-Zn-Zr-N-Y系)。對Mg-Zn-Z-RE系合金鑄鏈進行均勻化退火時,能提高鑄錠的塑性,但使材料的力學性能降低。
Mg-Mn-RE合金可進行氬弧焊接。
Mg-RE合金的切削加工性能良好。
(5)品種和用途。MB14合金用于生產棒材、鍛件和模鍛件,可制作在200℃以下使用的零件。
Mg-Mn-RE合金主要用于生產各種規格的板材,代替MB8合金做飛機蒙皮、壁板及其他在200℃以下長期使用及在250℃以下短期使用的結構件。
Mg-Zn-Zr-RE合金主要用于生產棒材、型材及各種鍛件,可代替MB15合金用做200℃以下承受較大載荷的零件。
C Mg-Th系變形鎂合金的性能、品種和用途
(1)化學成分與主要牌號。以Th做主要合金元素的變形鎂合金比含稀土的鎂合金具有更高的耐熱性。目前研究和應用較小的Mg-Th系變形鎂合有Mg-Th-Mn系、Mg-Th-Zr和Mg-Th-Zn-Zr系。其主要化學成分列于表2-192中。

(2)合金的性能和用途。Mg-Th 系合金的室溫力學性能和工作溫度范圍、高溫力學性能及物理性能分別列于表2-193~表2-195大多數Mg-Th合金都可以進行熱處理強化,有較好的工藝性能,可用于成形鑄件,也可用于加工變形。
Mg-Th系合金的鑄造性能和耐蝕性能較好,可以進行焊接,是航空工業中較好的一種輕合金耐熱結構材料。
Mg-Th系合金的缺點是室溫強度低,生產工藝比較復雜。因為,針是放射性元素,在鑄造、焊接、機械加工、磨光和拋光等生產過程中能產生氣體或粉塵,對人體健康造成危害,因此必須采取有效的防護措施,以保證安全。




Mg-Th系合金可以生產多種形式材料,如板材、棒材、型材和鍛件,主要用做超音速飛機、火箭、導彈等蒙皮材料及結構材料。
 

 

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