工程材料课件 镁合金.ppt

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1、12镁合金magnesiumalloy12.1概述12.1.1镁合金的性质⑴相对原子质量为24.32，密排六方晶体结构。⑵20℃时ρ1.738g/cm3，结构材料中最轻金属。⑶体积热容最低。20℃时为1781J/（dm3·K），→重要特性是升温与降温都比其他金属快。⑷化学活泼性高。在潮湿大气、海水等介质中会引起剧烈腐蚀，但在干燥大气、汽油等介质中却很稳定。⑸室温塑性很差。⑴比强度、比刚度高。⑵弹性模量较低。受力时应力分布均匀,↓应力集中。在弹性范围内承受冲击时，所吸收的能量比铝高50%左右。适于制造承受猛烈撞击的零件。受

2、冲击或摩擦，不产生火花。⑶良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300~500倍。⑷切削加工性优良，切削速度↑。⑸铸造性优良，所有铸造工艺都可采用。12.1.2镁合金的特点分类与牌号变形镁合金（MB）、铸造镁合金（ZM）压铸镁合金（YM）和航空镁合金。纯镁Mg99.95/99.50/99.0合金顺序号表示合金间化学成分差异。如:1号铸造镁合金用ZMl表示，2号变形镁合金用MB2表示，5号压铸镁合金用YM5表示，5号航空铸造镁合金用ZM-5表示。12.1.3镁合金的分类GB/T5153-2003美国AS

3、TM标准：以英文字母加数字再加英文字母的形式表示。前面的两位英文字母是其主要代号，按元素多少由大到小排列（元素符号有规定A-Al、C-Cu、K-Zr、M-Mn、R-Cr、S-Si、T-Sn、Z-Zn、E-Re、Q-Ag、W-Yb镱等），其后的两位数字表示其主要合金元素的大致含量，最后的字母为标识代号。AZ91D，A代表主加Al，Z代表次高Zn，9代表铝含量，1代表Zn含量，D标识代码，区分成分和先后序列。表12.1中国与美国部分镁合金相近牌号对照种类合金系中国美国（ASTM）变形镁合金Mg-MnMB1M1MB8M2Mg-

4、Al-ZnMB2AZ31MB5AZ61MB6AZ63MB7AZ80Mg-Zn-ZrMB15ZK60铸造镁合金Mg-Zn-Zr（Nd）ZM1ZK51AZM2ZE41AZM4EZ33ZM8ZE63Mg-Al-Zn（Mn）ZM5AZ81AZM10AM100A12.2.1合金元素对组织和性能的影响主要与晶体结构、原子尺寸、电负性等因素相关（1）晶体结构因素。镁是HCP结构，但其他HCP结构元素（如锌和铍）不能与镁形成无限固溶体（2）原子尺寸因素。△R＜15%时能形成无限固溶体。约一半金属元素与镁可形成无限固溶体12.2镁合金的合

5、金化原理（3）电负性因素。元素之间电负性相差越大，生成的化合物越稳定，化合物往往具有Laves相结构，同时其成分具有正常的化学价规律。（4）原子价因素。元素间原子价相差越大，溶解度越小。合金元素有Al、Zn、Mn等。Fe、Ni、Cu等是有害元素。图12.1Mg-Al相图室温平衡组织：α+ββ：Mg17Al12，在生产条件下，会出现共晶组织β分布在α晶界上。1.合金元素Al的作用：Al在Mg中极限固溶度较大：12.7%，随温度下降显著小，可固溶强化，提高强度。且提高耐蚀性。析出强化？图12.2Mg-Zn相图2.合金元素Zn

6、的作用：Zn在Mg中极限固溶度6.2%，可固溶强化，提高强度。MgZn化合物可起沉淀强化作用。Mg-Zn二元合金组织粗大，几乎无应用。可通过加入第三组元改善强度。L→α＋Mg7Zn3Mg7Zn3→α＋MgZnAZ91挤压态组织AZ61铸态组织AZ31铸态组织3.合金元素Al的作用：Mn在Mg中极限固溶度3.3%，固溶强化效果不大。可提高合金抗应力腐蚀倾向，提高抗蚀性能。L＋Mn→αα→α＋Mn图12.4Mg-Mn相图图12.3MB1变形镁合金AlloyAM50挤压4.合金元素Zr的作用：Zr：提高力学性能及耐蚀性。Zr高

7、熔点金属，较强的固溶强化作用。且凝固时析出α-Zr，作为异质晶核，细化晶粒。L＋Zr→αα→α＋ZrMg-Zr相图AlloyZK60铸态12.3、变形镁合金组织和性能常用的合金系为Mg-Al系与Mg-Zn-Zr系。典型的合金为MB2、MB5及MB7。Mg-Al合金具有良好的强度、塑性和耐腐蚀等的综合性能，且价格较低，所以是最常用的合金系列Mg-Zn-Zr系是高强度镁合金，强度高，耐蚀性好，无应力腐蚀倾向，工艺简单，但变形能力较差，焊接性差。常用MB15，可制造形状复杂的大型构件加入锂能获得超轻变形镁合金，其ρ1.30~1

8、.65g/cm3，是最轻的金属结构材料，具有极优的变形性能和较好的超塑性能，已应用在航天和航空器上12.4、铸造镁合金的组织和性能主要合金系为Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn及Mg-RE-Zr等。大部分为含稀土元素的铸造镁合金。Mg-Al-Zn系：最典型和常用的镁合金是ZM5。Mg-Zn-Zr系：ZM1加入稀土和氢