组织的关键技术对AZ80镁合金的成形性能.docVIP

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—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。 1.2 AZ80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1 AZ80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。 2 AZ80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(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