鎂合金的分類
2019-12-06 14:22 ?瀏覽：次
通常按三種方式對鎂合金分類：合金化學成分，半成品加工成形工藝，是否含鋯或鋁。
按化學成分就是按其主要合金化元素分類：Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-Si、Mg-RE、Mg-Zr、Mg-Th、Mg-Ag與Mg-Li等二元系合金，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE-Zr、Mg-Zn-Zr等三元系合金，Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Al-Mn-Zn、Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Zn-Zr-Ag、Mg-Al-Mn-Zn等四元合金及更復雜的多元合金，如Mg-Ag-Th-RE-Zr等五元合金，等等。
常規(guī)鎂合金的品種雖遠不如鋁合金的多，也不如銅合金那么豐富多彩，但新的合金系不斷涌現(xiàn)，性能優(yōu)秀的鎂合金顯露頭角，一些含新合金元素的鎂合金成為研究熱點。
向現(xiàn)有的鎂合金添加微量合金化元素如表面活性元素鈣、鍶、鋇、銻、錫、鉛、鉍等，對合金成分進行重新設(shè)計，以獲得有良好綜合性能的或有某種特殊性能的新型鎂合金；含（釷（Th）的新型航天鎂合金已獲得實際應(yīng)用，如Mg-Th-Zr、Mg-Th-Zn-Zr和Mg-Ag-Th-RE-Zr合金以用于制造火箭和飛船的一些零件，取得了好的效果。不過Th是一種放射性元素，對人體健康與環(huán)境都有危害，被限制使用，有些國家如英國將含Th量大于2%的合金列為放射性材料有關(guān)管理條例與規(guī)定，這不但很麻煩，而且加大了零件的制造難度與生產(chǎn)成本。稀土元素可賦于鎂合金一系列的優(yōu)秀性能，有望成為可以替代釷的理想的鎂的合金化元素。看來，Mg-RE合金有著燦爛的應(yīng)用前程。
按成形工藝可將鎂合金分為：鑄造的和變形的兩大類，前者占鎂消費量的85%以上，因為鎂合金的加工成形性能差，生產(chǎn)工藝復雜，加工成本高，在很大程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。這兩類合金在成分與冶金組織性能方面有很大差異，鑄造鎂合金主要用于壓鑄交通運輸裝備、機器、電氣電子產(chǎn)品等零配件，壓鑄鎂合金工件具有鑄造效率高、表面品質(zhì)優(yōu)良、鑄造組織優(yōu)秀、晶粒細小均勻、可產(chǎn)壁厚薄和形狀復雜的工件。鋁有相當高的強化效果，含鋁的鎂合金有良好的鑄造性能，但鋁的含量不得低于3%；鋅也是鎂合金的強化性合金元素，但合金中的含量高于2%則有較強的熱裂傾向；Mn可與Al、Fe形成AlFeMn化合物，它的密度比鎂合金熔體的大，會沉于爐底部，混入渣中，有害雜質(zhì)Fe得以清除，Mn還能細化組織；稀土元素對鎂合金的鑄造性能入一些其他性能都有益。
Ni、Fe、Cu降低鎂合金的抗蝕性，是極為有害的雜質(zhì)，應(yīng)嚴格控制其含量。為推廣鎂合在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，宜加強對變形鎂合金的研究，但由于鎂為密集六方晶格，塑性變形能力比鋁及鋁合金的低得多，幾乎不可能獲得既有高的室溫強度又有加工成形性能良好的鎂合金，因此，早期的變形鎂合金設(shè)計時要求其組織中不含或盡量少含金屬間化合物，以使鎂合金保持良好的塑性與高的力學性能，合金強度性能的提高主要靠合金元素的固溶強化和塑性變形引起的加工硬化。過去使用的含1.5%Mn的鎂合金就是這樣的合金。
目前，變形鎂合金使用的主要合金化元素有鋁、錳、稀土、釔、鋯、鋅，它們一方面可以提高鎂合金的強度性能，另方面可改善鎂合金的熱變形能力，從而可以進行鍛壓和擠壓，AZ31B、C、E合金廣泛用于擠壓生產(chǎn)，具有高的強度性能與良好的塑性，它們屬Mg-Al-Mn-Zn系合金，合金元素含量相等，但雜質(zhì)含量則有別。AZ31系列合金在軋制板、帶材時的裂邊傾向隨鋁含量的增大而上升，因此，AZ61合金幾乎不同于軋制板、帶材。
鋁、鋯是鎂合金最主要的合金化元素，因此可根據(jù)其是否含鋁、鋯將其劃分為含鋁的或含鋯的鎂合金，以及不含鋁或不含鋯的鎂合金。鋯是鎂合金的很有價值的合金化元素，具有極強的細化晶粒作用，然而不盡如人意的是，它可與Mn、Al形成穩(wěn)定的密度較大的金屬間化合物，沉于坩堝或爐底部，削弱或甚至消除了應(yīng)起的作用，為此除MBI5合金含鋯外，其他的變形鎂合金都不含鋯，鑄造鎂合金ZM5、ZM10也不含鋯。
按化學成分就是按其主要合金化元素分類：Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-Si、Mg-RE、Mg-Zr、Mg-Th、Mg-Ag與Mg-Li等二元系合金，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE-Zr、Mg-Zn-Zr等三元系合金，Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Al-Mn-Zn、Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Zn-Zr-Ag、Mg-Al-Mn-Zn等四元合金及更復雜的多元合金，如Mg-Ag-Th-RE-Zr等五元合金，等等。
常規(guī)鎂合金的品種雖遠不如鋁合金的多，也不如銅合金那么豐富多彩，但新的合金系不斷涌現(xiàn)，性能優(yōu)秀的鎂合金顯露頭角，一些含新合金元素的鎂合金成為研究熱點。
向現(xiàn)有的鎂合金添加微量合金化元素如表面活性元素鈣、鍶、鋇、銻、錫、鉛、鉍等，對合金成分進行重新設(shè)計，以獲得有良好綜合性能的或有某種特殊性能的新型鎂合金；含（釷（Th）的新型航天鎂合金已獲得實際應(yīng)用，如Mg-Th-Zr、Mg-Th-Zn-Zr和Mg-Ag-Th-RE-Zr合金以用于制造火箭和飛船的一些零件，取得了好的效果。不過Th是一種放射性元素，對人體健康與環(huán)境都有危害，被限制使用，有些國家如英國將含Th量大于2%的合金列為放射性材料有關(guān)管理條例與規(guī)定，這不但很麻煩，而且加大了零件的制造難度與生產(chǎn)成本。稀土元素可賦于鎂合金一系列的優(yōu)秀性能，有望成為可以替代釷的理想的鎂的合金化元素。看來，Mg-RE合金有著燦爛的應(yīng)用前程。
按成形工藝可將鎂合金分為：鑄造的和變形的兩大類，前者占鎂消費量的85%以上，因為鎂合金的加工成形性能差，生產(chǎn)工藝復雜，加工成本高，在很大程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。這兩類合金在成分與冶金組織性能方面有很大差異，鑄造鎂合金主要用于壓鑄交通運輸裝備、機器、電氣電子產(chǎn)品等零配件，壓鑄鎂合金工件具有鑄造效率高、表面品質(zhì)優(yōu)良、鑄造組織優(yōu)秀、晶粒細小均勻、可產(chǎn)壁厚薄和形狀復雜的工件。鋁有相當高的強化效果，含鋁的鎂合金有良好的鑄造性能，但鋁的含量不得低于3%；鋅也是鎂合金的強化性合金元素，但合金中的含量高于2%則有較強的熱裂傾向；Mn可與Al、Fe形成AlFeMn化合物，它的密度比鎂合金熔體的大，會沉于爐底部，混入渣中，有害雜質(zhì)Fe得以清除，Mn還能細化組織；稀土元素對鎂合金的鑄造性能入一些其他性能都有益。
Ni、Fe、Cu降低鎂合金的抗蝕性，是極為有害的雜質(zhì)，應(yīng)嚴格控制其含量。為推廣鎂合在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，宜加強對變形鎂合金的研究，但由于鎂為密集六方晶格，塑性變形能力比鋁及鋁合金的低得多，幾乎不可能獲得既有高的室溫強度又有加工成形性能良好的鎂合金，因此，早期的變形鎂合金設(shè)計時要求其組織中不含或盡量少含金屬間化合物，以使鎂合金保持良好的塑性與高的力學性能，合金強度性能的提高主要靠合金元素的固溶強化和塑性變形引起的加工硬化。過去使用的含1.5%Mn的鎂合金就是這樣的合金。
目前，變形鎂合金使用的主要合金化元素有鋁、錳、稀土、釔、鋯、鋅，它們一方面可以提高鎂合金的強度性能，另方面可改善鎂合金的熱變形能力，從而可以進行鍛壓和擠壓，AZ31B、C、E合金廣泛用于擠壓生產(chǎn)，具有高的強度性能與良好的塑性，它們屬Mg-Al-Mn-Zn系合金，合金元素含量相等，但雜質(zhì)含量則有別。AZ31系列合金在軋制板、帶材時的裂邊傾向隨鋁含量的增大而上升，因此，AZ61合金幾乎不同于軋制板、帶材。
鋁、鋯是鎂合金最主要的合金化元素，因此可根據(jù)其是否含鋁、鋯將其劃分為含鋁的或含鋯的鎂合金，以及不含鋁或不含鋯的鎂合金。鋯是鎂合金的很有價值的合金化元素，具有極強的細化晶粒作用，然而不盡如人意的是，它可與Mn、Al形成穩(wěn)定的密度較大的金屬間化合物，沉于坩堝或爐底部，削弱或甚至消除了應(yīng)起的作用，為此除MBI5合金含鋯外，其他的變形鎂合金都不含鋯，鑄造鎂合金ZM5、ZM10也不含鋯。
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