鎂課堂:(九十二)組織細(xì)密的鎂-鋅-鋯系合金
2017年07月18日 9:15 7706次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 鎂資訊 作者: 王祝堂
有些鎂合金可只進(jìn)行固溶處理,也有一些可只進(jìn)行人工時(shí)效處理,但大多數(shù)必須進(jìn)行固溶與人工時(shí)效處理。有些鎂合金經(jīng)固溶-淬火處理后不進(jìn)行時(shí)效也可以具有高的力學(xué)性能。由于鎂合金中原子擴(kuò)散速度慢、固溶處理時(shí)間長才能保證強(qiáng)化相充分固溶。砂型厚壁鑄件保溫時(shí)間最長,薄壁鑄件的次之,加工材的最短。
Mg-Al-Zn系合金中的Al12Mg17經(jīng)固溶處理溶入Mg基體中,合金的力學(xué)性能有較大提高。但是含有稀土元素的鎂合金如AM60B合金的化合物Al11RE3和Al10Ce2Mn7在固溶處理時(shí)即使在470℃保50h也不固溶,只有A12Mg17溶入α(Mg)基體中,強(qiáng)度升高小,固溶處理效果低。只進(jìn)行時(shí)效處理的即為F狀態(tài)處理到T5狀態(tài)的時(shí)效規(guī)范見表1。
人工時(shí)效處理
有些鎂合金在鑄造與加工后,不進(jìn)行固溶處理而是直接進(jìn)行人工時(shí)效,這種工藝很簡單,時(shí)效效果也不低。Mg-Zn在熱加工后在固溶處理時(shí)晶粒會粗化,長得大大的,而且不均勻,從而在加工后直接人工時(shí)效,也可以獲得獲得所需的強(qiáng)化效果。
重復(fù)熱處理
鎂合金很少進(jìn)行重復(fù)熱處理,不過若鑄件熱處理后顯微組織中未固溶的化合物過多,或者在固溶處理后的緩冷過程中出現(xiàn)了過時(shí)效現(xiàn)象,就須進(jìn)行二次熱處理。在二次熱處理加熱時(shí),鎂合金晶粒通常不會長大。不過為了防止Mg-Al-Zn系合金晶粒在二次加熱時(shí)的過分長大,固溶處理保溫時(shí)間不宜長于30min,若在前次熱處理時(shí),鑄件厚截面部分中的強(qiáng)化相未全部固溶不受此限制。
氫化處理
氫化處理是鎂合金的一種特殊處理工藝,可以顯著提高M(jìn)g-RE-Zr合金的力學(xué)性能。在此合金中,粗大的塊狀Mg-RE-Zn-Zr化合物呈網(wǎng)狀分布于晶界,十分穩(wěn)定,既很難溶解也不易破碎。若這類合金在約480℃的H2氣氛中進(jìn)行固溶處理,H2會沿著合金晶界向內(nèi)部擴(kuò)散,與偏聚于晶界上的MgZnRE化合物中的RE發(fā)生反應(yīng),生成不連續(xù)的稀土氫化物顆粒。由于H2不與Zn發(fā)生反應(yīng),從RE從MgZnRe相中分離出來,被還原Zn原子溶于α(Mg)固溶體中,增大了Zn在固溶體中的過飽和度。Mg-Zn-RE-Zr合金時(shí)效后在晶粒內(nèi)部形成了微細(xì)的針狀沉淀物β''或β',且不存在顯微疏松,因而合金的力學(xué)性能得到全面大幅度提高。表2列舉了ZM8合金氫化處理前后的力學(xué)性能。
由于H2在α(Mg)固溶體中的擴(kuò)散速度很小,因此,厚壁Mg-Zn-RE-Zr合金鑄件氫化處理時(shí)間很長。例如氫在480℃、0.1N/mm(1atm)氣氛中在ZE63合金鑄件中的擴(kuò)散速度僅0.25mm/h,ZE63合金的成分為:5.8%Zn、2.5%RE、0.7%Zr,與ZM8合金的相當(dāng)。提高H2的壓力可使其擴(kuò)散速度加快,但是氫化物的形成速度很慢,所以氫化處理是一個(gè)很費(fèi)時(shí)的處理工藝,生產(chǎn)成本較高,不適宜處理厚大鑄件。
責(zé)任編輯:淮金
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