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鎂的塑性為什么不如鋁的

2017-12-30 09:16 ?瀏覽:

鎂及鎂合金的塑性成形與加工性能遠不如鋁的,雖然它們也可以在一定的溫度進行軋制、擠壓、拉拔、鍛造等壓力加工,但其道次加工率比鋁的低得多,鋁可以在室溫下進行壓力加工,總加工率可達60%或更大一些,而鎂則不能大于20%,只能望洋興嘆。一般,鎂及鎂合金只能在熱狀態下加工,熱加工溫度宜≥250℃。這也是為什么變形鎂合金的應用領域比鑄造鎂合金窄狹的原因之一,當前在結構制造中,變形鎂合金材料的用量還不到30%,壓鑄及鑄造產品的用量則占70%以上,不過前者占的比例有逐年緩緩上升的趨勢。

  鎂及絕大多數鎂合金具有密排六方(hcp)晶體,對稱性低,室溫滑移系少。這就是它們塑性低的根本原因。溫度低于225℃時,多晶體鎂的塑性變形僅限于通過基面0001與方向滑移和錐面1012和方向孿生來實現。當變形較大時,沿孿生區域或沿大晶?;?00產生局部穿晶斷裂,因而鎂合金僅能發生低于20%的冷變形,道次加工率最好不大于12%。

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  225℃時,原子振動振幅增大,使得最密排面與次密排面的差別縮小,從而產生新的滑移面和滑移方向,塑性大大提高,有利于加工變形,同時由于發生回復及再生結晶,使材料軟化,因而具有相當高的塑性,這就是鎂合金的壓力加工大都在高溫下進行的原因。

  提高鎂及鎂合金塑性的措施

  鎂及鎂合金壓力加工塑性低與成形性能差的根本原因是因為它們的晶體結構為密排六方,而鋁的塑性為什么高,是因為它具有面心立方晶體結構,滑移系多,易變形,而鎂及鎂合金的滑移系少。所以提高鎂及鎂合金壓力加工塑性和成形性的主要措施:

  改變晶體結構

  這是一種冶塑性變形能力低的治本措施,研究表明,向鎂中添加鋰、銦、銀等合金元素可以降低鎂合金晶體c/a值,例如加入8at(原子)%Li后由純鎂的1.623下降到1.618,晶格也由密排六方轉變為體心立方,因而塑性大增。不過,Mg-Li合金沒有固溶強化效果,雖然其伸長率可由純鎂的約5%上升到約12%Li質量合金的60%左右,但抗拉強度卻由純鎂的220N/mm2下降到105N/mm2,同時合金的抗蝕性很低。因此,在常規工業結構中沒有商業應用價值。但在航天器制造中得到了有限的應用。

  晶粒細化

  金屬及合金的塑性及強度均隨著晶粒的細化而上升,與鋁合金相比,晶粒細化對鎂合金強度和塑性的改善效果更明顯,不僅能提高鎂合金的強度和塑性,而且可導致高應變速率和低溫超塑性。

  AZ91鎂合金和5083鎂合金屈服強度Rp0.2與晶粒尺寸d關系的對比研究表明;d≥2μm時,鎂Rp0.2比鋁的小,而當d

  鎂合金可以超塑成形是其重要特性之一,不但簡化了成形工藝,而且可以生產出綜合性能好、尺寸精度高、表面光潔的產品,是一種很有發展潛力的成形工藝,將在汽車制造與航空航天器零部件制造中獲得有效的應用。

  均勻化處理可以在一定程度上細化晶粒,對鎂合金熱加工性能提高有利。

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