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组织细密的镁-锌-锆系合金

2017-08-04 点击数:2234
 有些镁合金可只进行固溶处理,也有一些可只进行人工时效处理,但大多数必须进行固溶与人工时效处理。有些镁合金经固溶-淬火处理后不进行时效也可以具有高的力学性能。由于镁合金中原子扩散速度慢、固溶处理时间长才能保证强化相充分固溶。砂型厚壁铸件保温时间最长,薄壁铸件的次之,加工材的最短。

  Mg-Al-Zn系合金中的Al12Mg17经固溶处理溶入Mg基体中,合金的力学性能有较大提高。但是含有稀土元素的镁合金如AM60B合金的化合物Al11RE3和Al10Ce2Mn7在固溶处理时即使在470℃保50h也不固溶,只有A12Mg17溶入α(Mg)基体中,强度升高小,固溶处理效果低。只进行时效处理的即为F状态处理到T5状态的时效规范见表1。

  人工时效处理

  有些镁合金在铸造与加工后,不进行固溶处理而是直接进行人工时效,这种工艺很简单,时效效果也不低。Mg-Zn在热加工后在固溶处理时晶粒会粗化,长得大大的,而且不均匀,从而在加工后直接人工时效,也可以获得获得所需的强化效果。

  重复热处理

  镁合金很少进行重复热处理,不过若铸件热处理后显微组织中未固溶的化合物过多,或者在固溶处理后的缓冷过程中出现了过时效现象,就须进行二次热处理。在二次热处理加热时,镁合金晶粒通常不会长大。不过为了防止Mg-Al-Zn系合金晶粒在二次加热时的过分长大,固溶处理保温时间不宜长于30min,若在前次热处理时,铸件厚截面部分中的强化相未全部固溶不受此限制。

  氢化处理

  氢化处理是镁合金的一种特殊处理工艺,可以显着提高Mg-RE-Zr合金的力学性能。在此合金中,粗大的块状Mg-RE-Zn-Zr化合物呈网状分布于晶界,十分稳定,既很难溶解也不易破碎。若这类合金在约480℃的H2气氛中进行固溶处理,H2会沿着合金晶界向内部扩散,与偏聚于晶界上的MgZnRE化合物中的RE发生反应,生成不连续的稀土氢化物颗粒。由于H2不与Zn发生反应,从RE从MgZnRe相中分离出来,被还原Zn原子溶于α(Mg)固溶体中,增大了Zn在固溶体中的过饱和度。Mg-Zn-RE-Zr合金时效后在晶粒内部形成了微细的针状沉淀物β''或β',且不存在显微疏松,因而合金的力学性能得到全面大幅度提高。表2列举了ZM8合金氢化处理前后的力学性能。

  由于H2在α(Mg)固溶体中的扩散速度很小,因此,厚壁Mg-Zn-RE-Zr合金铸件氢化处理时间很长。例如氢在480℃、0.1N/mm(1atm)气氛中在ZE63合金铸件中的扩散速度仅0.25mm/h,ZE63合金的成分为:5.8%Zn、2.5%RE、0.7%Zr,与ZM8合金的相当。提高H2的压力可使其扩散速度加快,但是氢化物的形成速度很慢,所以氢化处理是一个很费时的处理工艺,生产成本较高,不适宜处理厚大铸件。

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