發(fā)布時(shí)間2022-06-20，由cyanbat發(fā)布 | 關(guān)鍵詞：鎂鋁合金

什么是鎂鋁合金？

鋁、鎂、鈦和鋼合金具有不同的層次微觀結(jié)構(gòu)特征，這些特征是由多種元素的合金化和通過(guò)各種方法加工而成的。

什么是鎂鋁合金？

Mg-Al合金是應(yīng)用最廣泛的鎂合金。它們屬于變形鎂合金，強(qiáng)度適中，塑性較高，耐蝕性相當(dāng)高，價(jià)格低廉。在 Mg-Al 合金中，一些 AZ、AM、AE 合金具有高塑性（表 1.1）。例如，在AZ系列鎂合金中，AZ31和AZ61合金具有高塑性、高強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)哪透g性。AZ31 和 AZ61 合金的伸長(zhǎng)率高于 19%。

Mg-Al 合金中 Al 元素的含量小于 10 wt.%。由于非平衡凝固，鑄態(tài)鎂合金在室溫下以 α(Mg)+β(Mg 17 Al 12 )的典型速率冷卻。β（Mg 17 Al 12 ）相的數(shù)量隨著Mg-Al合金中Al含量的增加而增加。微合金元素，如Ca、Ti、Bi、Sb、Sn、Sr和稀土（RE）元素，可以改變β-Mg 17 Al 12的形貌相，如數(shù)量、大小、分布、方向。微合金化還導(dǎo)致α-Mg晶粒的細(xì)化并導(dǎo)致機(jī)械性能的改善。在凝固過(guò)程中，微合金元素在固液界面富集，阻礙晶粒和β-Mg 17 Al 12相的擴(kuò)大，從而細(xì)化了α-Mg基體的晶粒。另一方面，一些合金元素與鎂結(jié)合形成第二相。這種競(jìng)爭(zhēng)削弱了Mg與Al元素的結(jié)合，從而減少了β-Mg 17 Al 12的含量，改善了該相的分布。合金中含量較低的第二相，

如Al 2 Ca、Mg 3 Bi2、Mg 3 Sb 2、A1-RE，呈針狀或顆粒狀。這些第二相具有高熱穩(wěn)定性并改善合金在高溫下的性能。微合金元素還可以溶解在β-Mg 17 Al 12相中，增強(qiáng)其熱穩(wěn)定性。

然而，許多微合金化元素會(huì)帶來(lái)豐富的第二相，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低力學(xué)性能。最好是添加一些元素，每種元素的量都很少，同時(shí)提高鎂鋁合金的強(qiáng)度和延展性。對(duì)于 Al 含量低于 10  wt.% 的 Mg-Al 合金，β-Mg 17 Al 12相可以在固溶處理后溶解在α-Mg基體中，從而提高合金的塑性。例如，經(jīng)過(guò)固溶處理后，AZ91D-0.41Sm合金的延伸率提高到14.5%，是鑄態(tài)的150%。Mg-6Al-Zn-0.9Y-1.8Gd合金的延伸率為22.3%，強(qiáng)度為254.8  MPa。
 

具有高塑性的 Mg-Al-Mn (AM) 合金通常用于生產(chǎn)承受高載荷的結(jié)構(gòu)件。AM20、AM5、AM60等AM系列合金的延伸率分別為20%、15%、15%。在室溫下，當(dāng) Mn 含量低于 1 wt.%時(shí)，Mg-Al-Mn 合金中的相為 α(Mg)+β(Mg 17 Al 12 )+MnAl。 隨著Mn含量提高到1以上，會(huì)出現(xiàn)脆性的β-Mn相 wt.%，這通常會(huì)降低延展性。


與AZ合金不同的是，Mg-Al-Mn合金的塑性并沒(méi)有通過(guò)固溶處理提高，而固溶后時(shí)效處理會(huì)提高。Sr、Nd、Ce等合金元素含量適宜，可以細(xì)化AM鎂合金的晶粒尺寸，改善顯微組織和力學(xué)性能。添加 0.5  wt.% Sr 后，AM50 合金的極限抗拉強(qiáng)度 (UTS) 為 233 MPa，延伸率相對(duì)較高，為 16.3%，而添加 1.5 wt.% Ce 時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 20% 的高延伸率。 AM60合金的延展性提高到18%，

添加4 wt.% Nd 元素，而添加 Ti 和 Sc 元素顯示沒(méi)有增強(qiáng)。與添加單一合金元素相比，多種元素的復(fù)合合金化可以減少合金金屬的消耗并引入更好的性能。AM60–1.6RE-0.15B 合金的伸長(zhǎng)率為 18%，而與 Sr 或 Ce 合金化對(duì)含 Nd 的 AM60 合金的塑性幾乎沒(méi)有提高。添加0.05  wt.%碳纖維后，AM60的UTS可達(dá)242.4  MPa，伸長(zhǎng)率維持在13.2%。
 

Mg-Al-RE (AE) 合金具有良好的抗蠕變和耐熱性能。其中一些合金表現(xiàn)出良好的塑性。Mischmetal (MM) 可以顯著提高 Mg-Al 合金的抗蠕變能力，特別是當(dāng) Al 含量低于 4 wt.% 時(shí)。然而，更多的MM會(huì)顯著降低合金熔體的流動(dòng)性，使合金難以鑄造。因此在開(kāi)發(fā)AZ鎂合金的初期，Al和RE的含量分別為2%~4%和1%~2%。典型的合金有AE41、AE42和AE21。伸長(zhǎng)率為17%的AE42合金屬于高延展性和高綜合力學(xué)性能的合金。當(dāng)AE合金中Al含量高于4 wt.%，合金元素如Ca、Sm、Sb通常用于改善機(jī)械性能。

Mg-Al-RE合金的強(qiáng)化作用來(lái)源于兩個(gè)方面。一是Al與RE元素反應(yīng)，生成Al-RE二元相，如A1 11 RE 3，熔點(diǎn)高，導(dǎo)致Mg 17 Al 12降低低熔點(diǎn)和第二相的重排。二是稀土原子溶解在鎂基體中，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和原子擴(kuò)散，導(dǎo)致晶界和位錯(cuò)釘扎，從而提高強(qiáng)度。由于熱穩(wěn)定性高的Al-RE第二相較多，因此AE系列鎂合金在熱處理后具有良好的力學(xué)性能。


例如，AE51-0.5Sb 和 AE51-0.8Ca 合金在時(shí)效后固溶處理后，UTS 分別為 241 和 232  MPa，伸長(zhǎng)率為 11%-12%。AE51–1.0Sm 合金的 UTS 性能提高了 244  MPa，延伸率提高了 15.6%。

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文章來(lái)源：@青蝠科技   作者：青蝠科技

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