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MB15镁合金组织及性能分析

日期:2021-02-18     浏览: 次   编辑:迈格镁业

MB15合金是镁锌锆合金,其化学成分见表1;它主要用于制造飞机发动机,作为高温铝合金和钛合金的替代材料,由于镁合金的高温强度,蠕变性能较低,限制了镁合金在高温的应用。另外镁合金的常温力学性能,特别是强度和塑韧性有待于进一步提高。在镁加入合金元素钻可以细化晶粒,从而改善镁合金的屈服强度和延展性,而且其高温性能也得到很大的提高,由过去的150℃提高到300℃.
但由于镁为密排六方结构,滑移系比较少,塑性加工能力较差,大部分镁合金都采用铸造成型,较少采用锻压、轧制、挤压等塑性成型方法加工[1,这在很大程度上限制了的应用,与目前较成熟的生产技术(如常规合金的传统的铸造工艺)以及一些正在发展的技术(如提高抗蠕变性能技术、先进的薄壁铸造技术和触变铸造技术)相比,镁合金的挤压与轧制等塑性变形技术更具挑战性。

在镁中加入少量锆,可以细化晶粒,减少热裂倾向,提高力学性能。力学性能见表3,锆的化学活泼性高,易与其他元素如铝、硅、铁、锡、镍和锰等元素形成难熔金属间化合物,而丧失锆的细化晶粒作用,因此,加锆的镁合金不能同时加入上述元素。锆能够细化晶粒的原因是:在液态镁中锆的溶解度随温度降低而减少,在凝固过程中,锆首先以a-Zr结晶析出,其点阵结构与镁相似,起非自发形核作用从而能够细化晶粒.在镁合金中 入0.5~0.8%Zr时,其细化晶粒作用的效果最好。此外,锆还能够提高镁合金的熔点,改善高温性能和耐蚀性(2对MB15镁合金做不同变形速率的冲击试验并测定了其硬度值见表2,在显微镜下观察MB15镁合金变形后的金相组织发现与AZ31镁合金(2)的组织有很大的区别,MB15镁合金组织中的晶粒都是等轴品粒,没有发现长条状的品粒,而且没有变形带,晶界也很宽,晶粒也很粗大,也就是说MB15镁合金发生变形时并没有产生滑移,而是形成了孪晶,如图2.3所示。在一般的冷挤压以及温挤压时,沿挤压方向的晶粒应该是拉长的,但实际情况是沿挤压方向的品粒是等轴晶粒,这说明在挤压过程中发生了动态再结晶。
同组试样比较可以看出,组织中晶粒的大小和数量都没有太大的变化,只是随着变形速率的增加晶粒内孪晶的数量逐渐的增加,但仍能发现变形速率大的试样其晶粒尺寸较小一些。从理论上来讲,孪晶多的试样其硬度值相应的也比较高,见表2,也就是说变形速率越大,其硬度值越高。但是从所测定的硬度值发现,当硬度值达到一定数值以后不再继续增加,而是有所降低,说明试样的应力有极限值,当试样的应力超过这个极限值时,就会发生应力被释放或试样破碎的现象。
通过表2可以看出,在应力允许的情况下,不同变形速率下测定试样的硬度值不同,随着变形速率的增加,硬度值也是逐渐的增加,但前后者的硬度相差较大,这说明硬度值的大小不仅受孪晶的影响,而且也受形变强化的影响,影响的结果还比较大。当逐渐增加变形速率时,硬度值并不是逐渐增加,表明在变形过程中形变强化达到一定程度后再增加就会被释放,表现为硬度值降低。
结论
1 MB15镁合金在变形过程中发生的是孪生变形;
2 其硬度值随着变形温度和变形速率的逐渐增加先是逐渐的升高然后降低。

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