鎂合金的分類
2019-12-06 14:22 ?瀏覽：次
通常按三種方式對(duì)鎂合金分類：合金化學(xué)成分，半成品加工成形工藝，是否含鋯或鋁。
按化學(xué)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(fù)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(yuǎn)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(diǎn)。
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(duì)合金成分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，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(shí)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(duì)人體健康與環(huán)境都有危害，被限制使用，有些國(guó)家如英國(guó)將含Th量大于2%的合金列為放射性材料有關(guān)管理?xiàng)l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?？磥?，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(fèi)量的85%以上，因?yàn)殒V合金的加工成形性能差，生產(chǎn)工藝復(fù)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(yùn)輸裝備、機(jī)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(xì)小均勻、可產(chǎn)壁厚薄和形狀復(fù)雜的工件。鋁有相當(dāng)高的強(qiáng)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(qiáng)化性合金元素，但合金中的含量高于2%則有較強(qiáng)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(huì)沉于爐底部，混入渣中，有害雜質(zhì)Fe得以清除，Mn還能細(xì)化組織；稀土元素對(duì)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(yán)格控制其含量。為推廣鎂合在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，宜加強(qiáng)對(duì)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(qiáng)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(jì)時(shí)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(xué)性能，合金強(qiáng)度性能的提高主要靠合金元素的固溶強(qiáng)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(qiáng)度性能，另方面可改善鎂合金的熱變形能力，從而可以進(jìn)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(qiáng)度性能與良好的塑性，它們屬M(fèi)g-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(shí)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(jià)值的合金化元素，具有極強(qiáng)的細(xì)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(xué)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(fù)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(yuǎn)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(diǎn)。
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(duì)合金成分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，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(shí)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(duì)人體健康與環(huán)境都有危害，被限制使用，有些國(guó)家如英國(guó)將含Th量大于2%的合金列為放射性材料有關(guān)管理?xiàng)l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?？磥?，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(fèi)量的85%以上，因?yàn)殒V合金的加工成形性能差，生產(chǎn)工藝復(fù)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(yùn)輸裝備、機(jī)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(xì)小均勻、可產(chǎn)壁厚薄和形狀復(fù)雜的工件。鋁有相當(dāng)高的強(qiáng)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(qiáng)化性合金元素，但合金中的含量高于2%則有較強(qiáng)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(huì)沉于爐底部，混入渣中，有害雜質(zhì)Fe得以清除，Mn還能細(xì)化組織；稀土元素對(duì)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(yán)格控制其含量。為推廣鎂合在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，宜加強(qiáng)對(duì)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(qiáng)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(jì)時(shí)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(xué)性能，合金強(qiáng)度性能的提高主要靠合金元素的固溶強(qiáng)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(qiáng)度性能，另方面可改善鎂合金的熱變形能力，從而可以進(jìn)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(qiáng)度性能與良好的塑性，它們屬M(fèi)g-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(shí)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(jià)值的合金化元素，具有極強(qiáng)的細(xì)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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