高性能镁合金发展现状与趋势

镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料,近年来已成为全球学术界的一个研究热点,并越来越受到工业界的重视。目前我国在镁合金的研究和应用上取得了很大进展,已经研制出耐热镁合金、高强高韧镁合金等新材料,在变形镁合金领域也取得了突破,本文重点介绍几种有特色和良好应用前景的高性能镁合金,以及镁合金成形加工技术的最新研究进展。高性能镁合金包括阻燃镁合金、低成本高强度铸造镁合金和高强耐热变形镁合金,成形加工技术包括镁合金涂层转移精密铸造技术、镁合金熔体复合纯净化技术、不含六价铬离子的镁合金超声阳极氧化表面处理技术、大型镁铸件低压成型技术以及镁板差温拉深工艺。镁合金的深入研究有力地推动了镁合金产业的发展。     

镁合金陶瓷型精密铸造工艺及界面反应的研究

大型、表面形状复杂的镁合金制件大多需要在铸件基础上进行机加工,采用陶瓷型铸造镁合金铸件,不仅缩短生产周期,提高生产效率,且能在少无切削条件下生产出合乎精度要求的制件,从而降低生产成本。对镁合金陶瓷型铸造的生产工艺做了探索性试验,分析了镁合金的表面反应,并进行了反应温度的计算。     

凝固工艺对自生复合Cu-Cr合金电车线综合性能的影响

自生复合Cu-Cr合金是一种高强度与高导电率兼顾的新型电车线材料。本文采用定向凝固连续铸造技术成功制备了纤维增强的自生复合Cu-Cr合金电车线线坯,考察了合金成分、定向凝固连铸的工艺参数对电车线的力学性能、导电性能及综合性能M指标的影响。     

挤压温度对Mg-0．4Zn-0．6Zr（ZK01）合金力学性能和阻尼性能的影响

研究了Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）合金在不同挤压温度下力学和阻尼性能的变化。结果表明：挤压变形可以显著地细化镁合金晶粒，挤压后合金的力学性能提升很大但是阻尼性能急剧降低；随着挤压温度的升高，晶粒细化程度减弱，合金的强度随着挤压温度的升高而降低，阻尼性能却升高，但阻尼性能仍远低于铸态。研究表明合金的阻尼行为可以用G-L位错钉扎理论解释。     

250℃时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.4Zr稀土镁合金腐蚀行为的影响

采用盐水浸泡实验研究了铸态(F)、固溶(T4)和250℃下不同时效时间的Mg-10Gd-3Y-0.4Zr镁合金在5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明,时效时间为193小时之前,合金的腐蚀速率随时效时间增加而增加,之后有所降低;T4态合金的耐蚀性最好,F态最差.合金腐蚀速率随热处理状态的变化与其微观组织有关,F态合金中的富RE化合物能与基底α相构成电偶腐蚀而加剧合金腐蚀;峰值时效状态下合金中的β'和β1相不能作为腐蚀阻挡层,而过时效状态下连续分布的β相能在一定程度上起腐蚀阻挡层作用,降低合金腐蚀速率.     

二氟甲烷在镁合金熔炼保护的研究

对含二氟甲烷(HFC-32)的气体对镁合金熔体表面的保护作用进行了系统研究.研究表明,HFC-32可有效保护镁合金熔体.HFC-32在不同温度下保护纯镁和镁合金AM60所需的最低含量(体积分数)为0.02%～1.00%,对氧化膜组成、结构分析观察表明它有氧化镁、氟化镁等组成,表面膜平整、致密,它们与用SF6保护形成的氧化膜类似.对HFC-32工程应用的可行性进行了讨论.     

自生复合Cu—Cr合金的定向凝固特性

采用定向凝固连续铸造技术成功制备了纤维增强的自生复合Ｃｕ－Ｃｒ合金电车线线坯,并对自生复合Ｃｕ－Ｃｒ合金的定向凝固特性,包括组织形态、枝晶间距及纤维长度等,作了详细的研究。实验结果表明：保持平面状或胞状的凝固界面有利于纤维状的自生复合组织的形成;当ＧＬ＝２１０℃／ｃｍ,Ｖ＝０．６ｍｍ／ｍｉｎ时,Ｃｕ－０．８％Ｃｒ合金凝固界面呈平面状;增加凝固速率,Ｃｕ－Ｃｒ合金的一次枝晶间距呈先增大后减小的规律,     

铸造Mg-Gd-Y-Al镁合金的拉伸与阻尼性能

研究了Mg-11.3Gd-1.2Y-1.1Al、Mg-15.6Gd-1.2Y-1.0Al、Mg-17.5Gd-1.1Y-1.0Al和Mg-13.2Gd-2.9Y-0.9Al4种铸造镁合金的显微组织、室温拉伸性能和阻尼性能。结果表明,铸态Mg-Gd-Y-Al合金由α-Mg、Al2(Gd,Y)和Mg24(Gd,Y)5相组成;经过固溶处理,晶粒内部析出条状LPSO相。铸态Mg-Gd-Y-Al合金的力学性能与合金中的稀土元素总含量密切相关,稀土总含量较高的合金具有较高的强度和较差的塑性。T4处理后,合金屈服强度小幅下降,抗拉强度少量提高,伸长率则大幅提升。T6处理后,合金的屈服强度有了明显的提高,稀土元素总含量较高的3种合金屈服强度增幅大于80MPa。铸态合金的比阻尼性能随着合金中Gd含量的增加而降低;T6处理可以显著提高合金的比阻尼性能。4种铸造合金经过T4和T6热处理后比阻尼值P0.1在4.92%~8.22%之间,属于中等阻尼性能材料。     

Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr合金的显微组织与力学性能

对Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr(NZ30K)合金铸态、固溶态(T4)和时效态(T6)的显微组织、室温力学性能和断裂行为进行了研究。研究结果表明,NZ30K合金铸态时由α-Mg与分布在晶界的Mg12Nd相组成;固溶处理态时由过饱和α-Mg固溶体和晶粒内部细小的含Zr化合物组成;时效处理态时细小片状析出相从棱柱面析出,同时晶粒内部细小的含Zr化合物仍然存在。不同的时效处理工艺下时效析出相种类不同,200℃峰值时效态时为β″亚稳相,250℃×10h时效态时为β′亚稳相。合金经过200℃峰值时效处理后具有最佳的室温力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为142MPa、305MPa、11%。合金的断裂方式与其状态有关,铸态合金以沿晶断裂为主,固溶处理态和200℃峰值时效态合金以穿晶解理断裂为主,250℃×10h时效态合金为穿晶和沿晶混合型断裂。     

往复挤压变形对ZK60镁合金力学性能的影响

ZK60镁合金经350℃往复挤压8道次后,晶粒尺寸显著细化,平均晶粒尺寸从约20μm细化到约1.5μm,组织均匀性大大改善.经往复挤压后,丝织构转变为{1013}<3032> {1011}<1543>织构,且最大极密度下降.由于组织的细化和织构的改变, ZK60镁合金的室温轴向压缩屈服强度大幅度提高,轴向拉伸屈服强度有所下降.合金的拉压强度差异性基本消除;同时,合金的塑性明显提高,尤其是在压缩条件下,延伸率从15%增加到38%.