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Mg-Zn-Zr系高強(qiáng)度變形鎂合金-MB15鎂合金性能

2019-12-30 09:54 ?瀏覽：次

在變形鎂合金中，Mg-Zn-Zr系合金具有最高的強(qiáng)度、良好的塑性及耐蝕性。因此，Mg-Zn-Zr系合金是目前應(yīng)用最多的變形鎂合金之一。國產(chǎn)合金只有MB15一個(gè)牌號，與俄羅斯的MA14合金與美國的ZK61（Mg-6Zn-0.82r）相當(dāng)，合金化、組織與性能的變化特點(diǎn)與鑄造鎂合金ZM1完全相同。

MB15合金可采用擠壓或鍛造后直接時(shí)效（T1）或人工時(shí)效制度（T6），兩種熱處理的強(qiáng)度相差不多，但后者的塑性卻低得多，一般多采用T1處理。MB15合金的固溶處理溫度較高（T=500~525℃），晶粒極易長大，使塑性降低；反之，在150~170℃直接人工時(shí)效（TI），即可避免這一缺點(diǎn)。另外，MB15合金的熱加工溫度為300~400℃，強(qiáng)化相在該溫度已大部分溶解，空冷即可得到相當(dāng)高的過飽和度，再加上Zr的細(xì)化晶粒和提高再結(jié)晶溫度的作用，在該溫度擠壓的棒或型材，晶粒極細(xì)，人工時(shí)效后可以得到高的綜合性能，如表2-170所示。

MB15合金在實(shí)際生產(chǎn)中采用的時(shí)效制度

（T1），因產(chǎn)品而略有不同，棒材和型材的T.=（170±5）℃，10 h，鍛和模件采用T.=（160±10）C，24 h MB15合金鍛件的力學(xué)性能比擠壓件低，這是鍛造的變形特點(diǎn)所造成的，參見表2-171該合金的缺點(diǎn)是焊接性能低，不能制造焊接件，擠壓件尾部容易出現(xiàn)粗晶環(huán)，對力學(xué)性能、沖擊韌性、疲勞和抗蝕性有不利影響。

MB15合金的強(qiáng)度高，主要用于航空工業(yè)制造承受負(fù)荷較大的零件，如機(jī)翼長桁、翼肋和搖臂等。

變形Mg-Zn-Zr合金與鑄造Mg-Zn-Zr合金一樣，加入少量稀土Nd或Y（0.7%~1.7%）也能顯著改善鑄造性能（減小氧化傾向）、抗蝕性，提高溫及高溫力學(xué)性能。MB15加入1.5%~2.5%的Nd后，擠壓棒材（$15 mm）的室溫0，可由330 MPa提高到390 MPa，200℃的瞬時(shí)拉伸強(qiáng)度可由150 MPa提高到210 MPa。因?yàn)镹d除了能固溶強(qiáng)化、提高再結(jié)晶溫度和保留未再結(jié)晶的纖維組織外，還能形成熱穩(wěn)定性高的雖相MgsNdo Yt有相同的作用（可參閱鑄造Mg-RE-Zn-Zr系耐熱鎂合金）。同時(shí)加入Cd和Nd的MA19的合金化程度最高，強(qiáng)度也最高，如表2-172所示，06接近400 MPa，幾乎與硬鋁的水平相同，是變形鎂合金中強(qiáng)度最高的一種，通常用于工作溫度150℃以下的鍛件和模鍛件的生產(chǎn)。MA20是另一種類型，合金化程度較低，塑性可以顯著提高，退火板材的伸長率可達(dá)18%~30%，耐蝕性也高，可以沖壓成型。

B物理性能

Mg-Zn-Zr變形鎂合金的物理性能如表2-173所示。

C耐腐蝕性能

在一般腐蝕介質(zhì)中，MB15合金有較好的耐蝕性，無應(yīng)力腐蝕開裂傾向。MB15合金可按MB8合金的制度進(jìn)行表面氧化處理和涂油、涂漆保護(hù)。合eaM D力學(xué)性能

MB15合金的力學(xué)性能如表2-174~表2-177所示。

E工藝性能

Mg-Zn-Zr系合金（MB15）的熔煉鑄造工藝比較復(fù)雜。因?yàn)殇喸谝簯B(tài)鎂中的溶解度很小，不易加入，而且鋯的熔點(diǎn)很高（1860℃），密度又比鎂大，容易形成偏析；此外，鋯的化學(xué)性活潑，容易與鎂中的其他元素（主要是雜質(zhì)元素）結(jié)合成高熔點(diǎn)化合物沉入坩堝底部，而造成鋯的大量耗損，常使合金中的鋯含量達(dá)不到成分要求，降低了鋯細(xì)化晶粒的作用。現(xiàn)在生產(chǎn)中，鋯多是以鎂一皓中間合金或以鋯氟酸鉀（K2ZFo）形式加人。

應(yīng)當(dāng)注意，加鋯的鎂合金不能加鋁、硅、錫、鎳和錳等元素，因?yàn)檫@些元素能和鋯形成難熔的金屬間化合物，影響鋯在鎂中的溶解度。能和鋯共存而又不影響晶粒細(xì)化作用的元素是鋅、鎘、鈰、銀、針、磷、銅、鉍、鉛和鈣。在熔煉含鋯合金時(shí)，要注意原料，特別是回爐料的成分。

Mg-Zn-Zr合金在熱加工溫度范圍（300~450℃）內(nèi)的塑性很高，可擠壓成各種規(guī)格的棒材、型材和帶材。合金的鍛造性能良好，可制造形狀復(fù)雜的大型鍛件。

MB15合金的型、棒材采用小直徑鑄錠進(jìn)行一次擠壓所得到的制品，其力學(xué)性能比二次擠壓制品要高。

合金的切削加工性能良好，但焊接性能不合格，熔焊和接觸焊均有形成裂紋的傾向。

MB15合金的主要工藝參數(shù)見表2-178

如前所述，加鋯往往會在合金組織中形成鋯偏析，需要經(jīng)過高溫均勻化退火處理，才能消除鋯偏析現(xiàn)象。但試驗(yàn)表明，均勻化處理會降低材料的強(qiáng)度，而且隨著均勻化溫度的提高和時(shí)間的增長將使強(qiáng)度進(jìn)一步降低。如MB15合金經(jīng)均勻化（380℃，24 h）后，加工制品的抗拉強(qiáng)度可降低10~30 MPa，因此，為了保證材料獲得最高強(qiáng)度，一般都不對鑄錠進(jìn)行均勻化處理，而且鑄錠在熱加工前的加熱時(shí)間也不應(yīng)過長（一般不超過4-8h）。但如果要提高鑄錠承受壓力加工的能力，也可對鑄錠進(jìn)行均勻化處理。

MB15合金可通過兩種方式熱處理強(qiáng)化：
一種是熱變形后直接進(jìn)行人工時(shí)效，另一種是先淬火然后再進(jìn)行人工時(shí)效。兩種處理得到的性能在強(qiáng)度上相差不多，而塑性后者要低一些，參見表2-179所示。所以，實(shí)際生產(chǎn)中一般都采用直接人工時(shí)效制度，只在個(gè)別情況下才進(jìn)行淬火和人工時(shí)效處理。