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ZM3鎂合金化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途

2019-12-28 09:49 ?瀏覽：次

ZM3鎂合金化學(xué)成分與高低溫力學(xué)性能見下表：

（1）ZM3合金化學(xué)成分。ZM3合金的化學(xué)成分及雜質(zhì)含量見表2-109

（2）ZM3合金的熱處理制度。ZM3合金通常為鑄態(tài)，熱處理制度主要是退火，退火制度是（325±5）℃保溫3~5h，空冷。（3）ZM3合金的熔煉與鑄造工藝：1）合金的熔煉在焊接的低碳鋼堆堝中進(jìn)行。含鋯合金的熔煉工藝不同于含鋁的鎂合金，應(yīng)和澆注在同一堆堝內(nèi)進(jìn)行，轉(zhuǎn)注到另一堆堝進(jìn)行澆注的方法會使鋯含量損失。合金熔煉在熔劑覆蓋中進(jìn)行，這種熔劑由氯化物、氟化物所組成。合金化過程中應(yīng)避免將稀土金屬在液面上空氣中升至高溫，應(yīng)避免將稀土金屬移出液面使其氧化而燒損。鋅的燒損可忽略不計，而稀土的燒損則視熔鑄操作情況而變，一般為10%-15%，鋯以鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于25%的鎂一鋯中間合金形式加入。精煉期間在金屬液面撒以不含氯化鎂的特種熔劑。因普通熔劑中的氯化鎂會與稀土金屬化合，形成稀土氯化物從金屬液中沉淀出來，使稀土損失。澆注前靜置15-20 min，讓熔劑與金屬分離和不溶化合物沉淀。然后降至要求的溫度澆鑄鑄件。坩堝底部必須剩留15%~20%合金熔液，以免將坩堝底部的渣泥、熔劑和不溶告等澆入鑄型。
2）合金制備過程中要防止鋁、鐵、硅、錳等元素沾污合金，因為這些元素妨礙鋯的晶粒細(xì)化效果。
3）由于鋯的溶解度低，且易與各種雜質(zhì)元素形成化合物而損失，鋯的加入量必須為合金中所要求含鋯量的3~5倍。
4）晶粒的細(xì)化程度與合金中溶解鋯的含量密切相關(guān)，同時鋯的含量對合金的拉伸性能有著極其顯著的影響，所以熔煉技術(shù)和溫度控制是極為重要的。
（4）ZM3合金的物理性能。ZM3合金無磁性；熔化溫度范圍為590-645℃；100~300℃時，熱導(dǎo)率=117 W/cm.℃；密度Y=1.80 g/m 20℃時，電阻率p=73 n0.mo ZM3合金的比熱容和線膨脹系數(shù)分別見表2-110和2-111

（5）ZM3合金的化學(xué)性能。ZM3合金在空氣中燃點(diǎn)為400℃和400℃以上，但燃燒的難易程度還與材料本身的尺寸和開關(guān)有關(guān)。細(xì)小顆粒與粉塵狀態(tài)的鎂極易燃燒。機(jī)械加工和鋸切時產(chǎn)生的細(xì)屑較大，著火的危險程度也低于粉末，但切屑一旦加熱到燃點(diǎn)以上就容易燃燒。厚大截面的鎂合金只有延長加熱后才能燃燒。
（6）ZM3合金的組織結(jié)構(gòu)。ZM3合金在鑄態(tài)下組織為a-Mg固溶體和分布在晶界上的塊狀化合物所組成。在較深腐蝕情況下，可發(fā)現(xiàn)錯的晶內(nèi)偏析。錯含量較高則合金晶粒度細(xì)，化合物在枝晶內(nèi)的傾向就小。在325℃溫度下，退火3-5h之后，部分化合物以小質(zhì)點(diǎn)從晶內(nèi)析出。
（7）耐腐蝕性能。ZM3鎂合金在干燥空氣中有很好的耐蝕性，但在潮濕空氣、水（尤其是海水）中的化學(xué)性是不穩(wěn)定的，與大多數(shù)無機(jī)酸相互作用劇烈。在工業(yè)氣氛中，鎂的耐腐蝕性與中碳鋼相近。鎂的氧化膜不致密，故須經(jīng)表面處理后，方可在大氣條件下長期使用。鎂合金對硒酸、氟化物、氫氟酸作用穩(wěn)定，形成不溶性鹽。與鋁相反，鎂合金不與氫氧化鈉相互作用，在汽油、煤油、潤滑油中也很穩(wěn)定。
鎂是負(fù)電性最高的金屬之一，不允許與鋁合金（鋁-鎂合金除外）、銅合金、鋼等零件直接接觸裝配，否則將導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。
鐵、銅、鎳、硅、氯化物和其他夾雜物以及某些鑄造缺陷會降低鎂合金的腐蝕穩(wěn)定性。合金中的錯可以細(xì)化晶粒，并消除雜質(zhì)的有害作用，大大提高合金的耐腐蝕能力，見圖2-31

（8）ZM3合金的力學(xué)性能。ZM3合金室溫的彈性模量E=44 GPa；切變模量G=16 GPa；泊松比4=0.31；溫的剪切強(qiáng)度r=118 MPa；室溫缺口敏感系數(shù)oH/ob= 1.0；室溫硬度為HBSS；U形缺口試樣室溫沖擊韌性aku=25 k/m；光滑試樣，N=2x10"周，旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限o-1=69 MPa，室溫和高溫拉伸性能見表2-112
（9）ZM3合金的工藝性能：
1）成形性。ZM3合金具有優(yōu)良的鑄造工藝性，鑄造溫度720~800℃。合金充型性良好，用澆鑄試棒長度的方法測定流動性為300 nm合金凝固時無形成顯微疏松的傾向。熱裂傾向性試驗測定的第一個裂紋是在環(huán)的寬度為12.5~15 mm處形成。線收縮率為1.3%。

2）焊接性能。合金可用氬弧焊焊接，補(bǔ)焊工藝性能良好。焊后應(yīng)消除內(nèi)應(yīng)力，焊后應(yīng)經(jīng)內(nèi)部質(zhì)量和表面裂紋檢查。
3）零件熱處理工藝。合金僅在必要時經(jīng)退火處理。
4）切削加工及磨削性能合金具有優(yōu)良的切削加工性能，可在較其他金屬大的吃刀量下，并以很高速度進(jìn)行切削加工。切削掉一定量金屬所需要的功率低于其他任何金屬。切削加工時，用或不用切削液一般都不需磨削和拋光，即可得到極好的光潔表面。（10）表面處理工藝：
1）鑄件表面應(yīng)經(jīng)化學(xué)氧化處理，使其表面形成一薄層防護(hù)層。在化學(xué)氧化處理之前鑄件必須經(jīng)吹砂、除油處理。
2）根據(jù)零件的不同用途，在氧化處理后進(jìn)行涂油或涂漆保護(hù)。
（11）品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)。鑄件主要采用砂型鑄造工藝生產(chǎn)，也可采用金屬型鑄造。鑄件在鑄態(tài)下應(yīng)用，必要時進(jìn)行退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。
（12）應(yīng)用概況與特殊要求：
1）ZM3合金已用于噴氣渦輪發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)匣、離心機(jī)匣等。還可廣泛用于發(fā)動機(jī)、附件、各種機(jī)匣、殼體等零件。
2）ZMB合金的抗拉強(qiáng)度能保持至250℃，高于此溫度則開始下降。
鎂合金棒材

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