快速凝固變形鎂合金的組織與性能
2019-12-06 14:23 ?瀏覽:次
快速凝固鎂合金是在非平衡狀態(tài)下凝固的,與常規(guī)鑄造鎂合金錠的組織相比有著顯著的差異,因而其性能也有很大的不同。
組織特征
合金化元素固溶度擴大
采用快速凝固法制備鎂合金時,合金化元素在鎂中的固溶度可以顯著擴大,冷卻速度越高,固溶度也越大,稀土元素、Y、Ca、Sr和大部分過渡族元素固溶到鎂中可以大幅度降低c/a比值,擴大α-Mg的固溶度范圍,極大地提升合金的塑性,c/a比值的減小可以激活新的滑移系,例如Li含量達到8at.%時合金的c/a值可達1.618,因而合金的塑性大為提高。
形成新相
在快速凝固的鎂合金中可以產(chǎn)生新的亞穩(wěn)相:在Mg-Sn、Mg-Si合金中可形成新的面心立方晶格相;在Mg-Ca、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Ga、Sb、Au、Bi等的二元合金可形成非晶相;在容易形成非晶相的Mg-Ni及Mg-Cu二元合金中加入第三組元Ag、Zn、Al、Sn、Pb、Sb、Ca等元素,可以獲得更寬的非晶相形成區(qū)。
日本科學家在研究快速凝固三元Mg合金時形發(fā)出了具有很高抗拉強度,高的高溫度度、高應變速率超塑性和高熱穩(wěn)定性的Mg97Zn,Y2合金,抗拉強度Rm=610N/mm2,伸長率A=5%,因為它的α-Mg晶粒細小(0.1μm~0.2μm),且其中有大量的納米級(約7nm)彌散相Mg24Y5化合物粒子。
細化晶粒
快速凝固可以顯著細化鎂及鎂合金的晶粒,減少甚至消除成分偏析,生成細小彌散的沉淀相并均勻地分布于晶界及晶粒內(nèi),從而大幅度提高材料的力學性能??焖倌替V合金的晶粒組織形貌決定于合金特性、快速凝固工藝及產(chǎn)品形狀與尺寸。
快速凝固鎂合金過飽和固溶體在加熱(熱處理及熱加工)過程中發(fā)生分解,形成細小彌散的析出相。例如霧化法制備的Mg-Si和Mg-Ba合金會分別生成Mg2Si和Mg2Ba質(zhì)點:用旋轉(zhuǎn)法制備的含Si、Y或Ca的Mg-Al和Mg-Zr-Al合金的晶粒尺寸為0.4μm~1.5μm,其薄帶經(jīng)破碎與擠壓成形后,基體中有Mg3Zr或Mg17Y彌散顆粒形成,而且在擠壓過程中未見粗化,材料有很高的抗拉強度,Rm=576N/mm2。
力學性能
快速凝固工藝極大地改善了鎂合金的力學性能,其比抗拉強度(Rm/p)比鑄錠冶金(I/M)鎂合金及鋁合金的高40%~60%;壓縮屈服強度與拉伸屈服強度的比值(CYS/TYS)由0.7上升到大于1.1,比拉伸屈服強度(Rp0.2/p)超過鑄錠冶金鎂合金及鋁合金的52%~98%,比壓縮屈服強度則超過45%~230%;伸長率為5%~15%,熱處理后可上升到22%。與鋁合金相比,快速凝固鎂合金在100℃具有優(yōu)良的塑性變形能力或超塑性,由于晶粒細小,材料的疲勞強度為鑄錠冶金合金的2倍。鑄錠冶金鎂合金與快速凝固合金力學性能的比較見圖。
與常規(guī)鎂合金相比,快速凝固鎂合金的室溫強度、延展性、高溫力學性能與化學性能都有明顯提高,它們的熱穩(wěn)定性也有很大提高,快速凝固Mg-(5~8)at.%Al-(1~2)at.%Zn-(0.5~2)at.%X(X=pr、Nd、Ce、Y)就是這樣一個杰出的鎂合金。
相關推薦
-
鍛件的機械性能常優(yōu)于鑄件
鍛件力學性能好是因為組織均勻、細小、致密,缺陷少,而鑄件則可能存在較多的缺陷,比如縮孔、縮松、氣孔、夾雜物等,還有鑄造應力,這些都會降低
12-06
2019 -
鍛件和熱軋件,哪種力學性能會更好點
鍛造和軋制,都屬于金屬的壓力加工方式。兩種方式各有各的優(yōu)勢,鍛造適用小批量,多規(guī)格,大尺寸;軋制適用于大量生產(chǎn)。因此,合金鍛件和熱軋件二
12-06
2019 -
鎂合金鑄造結(jié)晶器與電磁攪拌
結(jié)晶器是鑄造變形鎂合金錠的模具,不僅決定了鑄錠的形狀和尺寸,而且直接影響著錠的品質(zhì)和裂紋敏感性。
12-06
2019 -
變形鎂合金的鑄造方法
鎂合金的熔煉鑄造工藝與鑄錠品質(zhì)對鎂材質(zhì)量、成品率高低攸攸相關,實踐統(tǒng)計證明,鎂材缺陷的75%以上都或多或少是由于鑄錠帶來的。
12-06
2019