az80镁合金组织性能及其成型的关键技术

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时间:2018-07-26

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1、AZ80镁合金组织性能及其成型的关键技术引言金属镁始于1808年为人所知,直到1886年德国才开始将其用于工业领域。镁有广泛的用途,主要包括烟火制造、冶金,化学、电化学和结构件的应用。由于镁合金具有重量轻、比强度高、阻尼减振性好等优点,因而将其作为结构件被广泛地应用于航空航天、3C电子产品及交通运输等领域。目前,这些结构件都以铸造件特别是压铸件的应用为主,高性能的变形镁合金材料还处于研发和推广阶段。在变形镁合金中。AZ80镁合金表现出最为优良的力学性能,通过合理改善其形变及热处理工艺能进一步提高其强度。本文主要介绍镁合金、AZ80镁合金的组织性能和关特征及其成型的关键技术。1镁合金及AZ80镁

2、合金的组织性能1.1镁合金的特点镁合金和铝合金的合金化原理几乎相同,都是通过加入合金元素,产生固溶强化、时效强化、细晶强化及过剩强化作用,以提高合金的机械性能、抗腐蚀性能和耐热性能。镁合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。Al在Mg中即可产生固溶强化作用,又可析出沉淀强化相Mg,Al有助于提高合金强度;Zn在Mg中除固溶强化作用外,也可产生时效强化相MgZn,但效果不如Al显著,一般需与其他合金元素同时加入;Mn加入Mg中主要为提高合金的耐热性和抗蚀性,改善合金的焊接性能;Mg中加入的少量Zr,除细化晶粒外,还从合金的成分来看,目前工业中应用的镁合金主要集中于Mg—Al—

3、Zn、Mg—Zn—Zr、Mg—Re—Zn和Mg一Re—Zr等几个合金系,其中前两个是发展高强镁合金的基础。从生产工艺和性能的特点,上述镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两大类,其编号采用汉语拼音字母加序号。同一系列的镁合金既有可以作为变形合金,又有可以作为铸造合金:其中既可能含Zr又可能不含Zr。因此,对于不同的镁合金,它的性质特点也会不相同。金属镁及其合金是迄今在工程上应用的最轻的结构材料,具有其它金属材料不可替代的优越性,镁合金具有以下几个特点:(1)镁合金的比重小,是目前最轻的结构材料,其密度在1.75~1.859/cm³之间,约为铝合合密度的1/3~l/2,约为钛合金的1/3,不到钢密度

4、的1/4。这一特点对于现代一些便携类产品是至关重要的。(2)比强度、比刚度高。镁合金比强度明显高于铝合会和钢,略低于比强度最高的纤维增强材料;比刚度则与铝合会和钢相当但远高于纤维增强材料,具有很好的优越性。(3)良好的低温性能。一般材料在低温时都会变脆,而镁合金在接近绝对零度时仍具有良好的力学性能,其苏醒和是温室基本一致。(4)良好的减震性。例如AZ91D在20MPa应力下的震动应力衰减系数为20%,而铝合金A380的只有1%;在1OOMPa应力下,镁合金的衰减系数上升为55%,而铝合金A380的只有4%。这使得镁合金非常适合做汽车的变速箱、轮毂、方向盘和电脑、手机外壳等既要求重量轻又要有良好

5、减震的零件和工具。(5)具有良好的电磁屏蔽作用、高散热性能等物理性能。(6)镁合金的压力铸造比铝合金好,因为镁合金压铸件有良好的散热性,其散热能力比铝合金快10—30%,与钢铸模不反应。(7)色泽鲜艳美观,并能长期保持完好如新。1.2AZ80镁合金的组织性能目前铸造镁合金产品用量要远大于变形镁合金,但经变形的镁合金材料具有更高的强度,更好的延展性及更多样化的力学性能,可以满足不同场合结构件的使用要求。因此,研究开发变形镁合金是未来更长远的发展趋势。Mg-Al系合金是应用最为广泛的一类合金。压铸和变形合金主要是Mg-Al系合金,其中变形镁合金以高性能AZ80系列为代表。其中AZ80的强度和耐腐蚀

6、性要远优于AZ31,与ZK60相当;而成本则低于ZK60,与AZ31相当。表1表示出了AZ80变形镁合金与其他材料的强度、比强度比较,从以上资料可以看出在综合力学性能上AZ80变形镁合金跟其他材料相比有相当大的优势。下图为AZ80显微组织照片。1铸态2挤压态表1AZ80镁合金和其他材料的强度以及比强度的比较据国外一些文献报道,Mg-Al系合金中以AZ80系合金性能为最优,经挤压和时效处理室温状态下抗拉强度可达到380MPa,但从国内来看,能达到此强度值得报道还寥寥无几,说明国内在此领域的研究与国外还有一定的距离,还需要继续研究。2AZ80镁合金的挤压成型技术2.1镁合金的挤压挤压是对放在容器(

7、挤压筒)内的金属坯料施加外力,使之从特定的模孔中流出,获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。镁合金在室温下的塑性很低,延伸率只有4%~5%,所以挤压加工是理想的方法。目前,镁合令管材、棒材、型材、带材主要采用挤压加工方法。挤压具有细化晶粒作用,同时能提高材料的强度和延展性,但随挤压温度的升高,晶粒会逐渐长大。2.2挤压加工的特点挤压与其他加工方法的不同点在于,变形在近似密闭的工具内进行,材料在

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