AZ80鎂合金組織性能及其成型的關(guān)鍵技術(shù)

1、AZ80鎂合金組織性能及其成型的關(guān)鍵技術(shù)引言金屬鎂始于1808年為人所知，直到1886年德國才開始將其用于工業(yè)領(lǐng)域。鎂有廣泛的用途，主要包括煙火制造、冶金，化學(xué)、電化學(xué)和結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。由于鎂合金具有重量輕、比 強度高、阻尼減振性好等優(yōu)點，因而將其作為結(jié)構(gòu)件被廣泛地應(yīng)用于航空航天、3C電子產(chǎn)品及交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。目前，這些結(jié)構(gòu)件都以鑄造件特別是壓鑄件的應(yīng)用為主，高性能的變形鎂合金材料還處于研發(fā)和推廣階段。在變形鎂合金中。AZ8唳合金表現(xiàn)出最為優(yōu)良的力學(xué)性能， 通過合理改善其形變及熱處 理工藝能進一步提高其強度。本文主要介紹鎂合金、AZ80i合金的組織性能和關(guān)特征及其成 型的關(guān)鍵技術(shù)。1鎂合金及AZ

2、801合金的組織性能1.1鎂合金的特點鎂合金和鋁合金的合金化原理幾乎相同，都是通過加入合金元素， 產(chǎn)生固溶強化、時效強化、細晶強化及過剩強化作用，以提高合金的機械性能、抗腐蝕性能和耐熱性能。鎂合金 中常加入的合金元素有 Al、Zn、Mn Zr及稀土元素等。Al在M卯即可產(chǎn)生固溶強化作用，又 可析出沉淀強化相 Mg Al有助于提高合金強度；Zn在M時除固溶強化作用外，也可產(chǎn)生時效強化相MgZn但效果不如Al顯著，一般需與其他合金元素同時加入；Mrt日入M時主要為提高合金的耐熱性和抗蝕性， 改善合金的焊接性能；M時加入的少量Zr,除細化晶粒外，還從合 金的成分來看， 目前工業(yè)中應(yīng)用的鎂合金主要集中

3、于MAl Zn、MZnZr、MRbZn和M八Rb Zr等幾個合金系，其中前兩個是發(fā)展高強鎂合金的基礎(chǔ)。從生產(chǎn)工藝和性能的特點，上述鎂合金分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類，其編號采用漢語拼音字母加序號。同一系列的鎂合金既有可以作為變形合金，又有可以作為鑄造合金： 其中既可能含Zr又可能不含Zr。因此，對于不同的鎂合金，它的性質(zhì)特點也會不相同。金屬鎂及其合金是迄今在工程上應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，具有其它金屬材料不可替代的優(yōu)越性，鎂合金具有以下幾個特點：(1)鎂合金的比重小，是目前最輕的結(jié)構(gòu)材料，其密度在1.751.859/cm 3之間，約為鋁合合密度的1/3l/2 ,約為鈦合金的1/3 ,不到鋼密度

4、的1/4。這一特點對于現(xiàn)代一些便攜類產(chǎn)品是至關(guān)重要的。(2) 比強度、比剛度高。鎂合金比強度明顯高于鋁合會和鋼，略低于比強度最高的纖維 增強材料；比剛度則與鋁合會和鋼相當?shù)h高于纖維增強材料，具有很好的優(yōu)越性。(3) 良好的低溫性能。一般材料在低溫時都會變脆，而鎂合金在接近絕對零度時仍具有 良好的力學(xué)性能，其蘇醒和是溫室基本一致。良好的減震性。例如AZ91酢20MPW力下的震動應(yīng)力衰減系數(shù)為 20%而鋁合金A380 的只有1%在1OOMP®力下，鎂合金的衰減系數(shù)上升為55%而鋁合金A380的只有4%這使得鎂合金非常適合做汽車的變速箱、輪轂、方向盤和電腦、手機外殼等既要求重量輕又要有良

5、好減震的零件和工具。(5) 具有良好的電磁屏蔽作用、高散熱性能等物理性能。(6) 鎂合金的壓力鑄造比鋁合金好，因為鎂合金壓鑄件有良好的散熱性，其散熱能力比鋁合金快10- 30%與鋼鑄模不反應(yīng)。(7) 色澤鮮艷美觀，并能長期保持完好如新。1.2 AZ80鎂合金的組織性能目前鑄造鎂合金產(chǎn)品用量要遠大于變形鎂合金，但經(jīng)變形的鎂合金材料具有更高的強度，更好的延展性及更多樣化的力學(xué)性能，可以滿足不同場合結(jié)構(gòu)件的使用要求。因此，研究開發(fā)變形鎂合金是未來更長遠的發(fā)展趨勢。Mg-Al系合金是應(yīng)用最為廣泛的一類合金。壓鑄和變形合金主要是 Mg-Al系合金，其中變形鎂合金以高性能 AZ80系列為代表。其中AZ80

6、勺 強度和耐腐蝕性要遠優(yōu)于 AZ31,與ZK6儕目當；而成本則低于 ZK60,與AZ31相當。表1表示出了 AZ80ge形鎂合金與其他材料的強度、比強度比較，從以上資料可以看出在綜合力學(xué)性能上 AZ80形鎂合金跟其他材料相比有相當大的優(yōu)勢。下圖為AZ80S微組織照片。1鑄態(tài)2擠壓態(tài)表1 AZ80鎂合金和其他材料的強度以及比強度的比較合金比重 p'EC!tJ研服強度:氏:卿曲明服岫比重AZBO 擠性 VH ' KS 1A2&I 擠XZE60擠批暨材I R5 *DIM鋁合金, Tfi鋁含金* T$鈦合全，金硬IZMn臺金小1. S1.711. 32. 32. S1. 7.

7、97. 98 一 a26520030026S190750273300115015011516595175170據(jù)國外一些文獻報道，Mg-Al系合金中以AZ8曜合金性能為最優(yōu)，經(jīng)擠壓和時效處理室溫狀態(tài)下抗拉強度可達到 380MPa但從國內(nèi)來看，能達到此強度值得報道還寥寥無幾，說明國內(nèi)在此領(lǐng)域的研究與國外還有一定的距離，還需要繼續(xù)研究。2 AZ8 0鎂合金的擠壓成型技術(shù)2.1鎂合金的擠壓擠壓是對放在容器（擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加外力，使之從特定的?？字辛鞒?， 獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。鎂合金在室溫下的塑性很低，延伸率只有4防5%所以擠壓加工是理想的方法。目前，鎂合令管材、棒材、型材

8、、帶材主要采用擠壓加工方法。擠壓具有細化晶粒作用，同時能提高材料的強度和延展性，但隨擠壓溫度的升高，晶粒會逐漸長大。2.2擠壓加工的特點擠壓與其他加工方法的不同點在于，變形在近似密閉的工具內(nèi)進行，材料在變形過程中承受很高的靜水壓力，有利于消除鑄錠中的夾渣、氣空、疏松和縮尾等缺陷，提高材料的可成形性，使材料在一次成形中能承受較大的變形量，從而使產(chǎn)品的組織性能得到提高。與其他塑性加工方法，擠壓有以下優(yōu)點：（1）擠壓加工具有比軋制、鍛壓更為強烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，十分有利于最大限度地發(fā) 揮金屬的塑性和進行大變形量的加工。多數(shù)擠壓情況下其擠壓比 R（錠坯斷面積與制品斷面積之比)在(10 : 1)(100

9、 : 1)變化，已預(yù)擠壓的錠坯擠壓比可適當增大。據(jù)報導(dǎo)純鋁最大擠壓比已高達2000以上。同時可以加工用軋制或鍛造等方法困難甚至無法加工的金屬材料，如對于低塑性的鴇、鉗等較脆的金屬材料，為了改善組織和提高塑性，只能采用擠壓加工的辦法。(2) 擠壓具有極大的生產(chǎn)靈活性。在同一臺擠壓設(shè)備上，只需更換相應(yīng)的模具，即能生產(chǎn)其他各種規(guī)格、品種的產(chǎn)品。相對型材軋制等加工而言，擠壓設(shè)備數(shù)量和投資也較少。(3) 擠壓制品尺寸精確、表面質(zhì)量高。(4) 易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的機械化、自動化。擠壓法具有上述優(yōu)點的同時，也存在一些缺點，主要有：(1) 金屬的固定廢料損耗較大。在擠壓終了時要留壓余和切除擠壓縮尾，在擠壓管材時

10、，還有穿孔料頭的損失，一般幾何損失占到錠坯重量的10%-15%此外，擠壓時的錠坯長度受到一定限制，一般錠長與直徑比不超過3:4 ,所以不能依靠增加錠坯長來減少固定的壓余損失比率，故擠壓的材料利用率不高。而軋制法生產(chǎn)時，切頭尾和切邊的損失一般只占錠坯重量的1%-3%(2) 一般的擠壓方法所擠壓成形的制品，沿長度和斷面上制品的組織與性能不均勻。這是由于擠壓時，錠坯內(nèi)外層和前后端變形很不均勻所致。(3) 擠壓速度低，生產(chǎn)效率較低。這是由于擠壓的一次變形量大，以及金屬與工具間的摩擦都很大，變形熱與摩擦熱都高， 而且變形區(qū)完全為擠壓筒所封閉，使金屬在變形區(qū)內(nèi)的溫升很快，而散熱條件又差，可能使坯料溫度升高

11、到某些金屬的脆性區(qū)溫度，引起擠壓制品表面出現(xiàn)裂紋而成為廢品，因而金屬流出的速度受到較大的限制，不能擠得過快了。此外，擠壓生產(chǎn)周期中，輔助操作占用的時間較長，因而生產(chǎn)率比軋制法要低得多。(4) 工具消耗大。特別是擠壓高溫、高強度金屬材料時，模具消耗更為突出。工模具材料及制造費用較高，約占生產(chǎn)總成本1/3以上。3結(jié)語雖然科技工作者對各類新型鎂合金和鎂合金各種可能的成型方式進行了比較系統(tǒng)的研究.但目前國內(nèi)鎂合金企業(yè)的商用產(chǎn)品仍然以鎂合金常規(guī)壓鑄、重力鑄造為主，鎂合金的擠壓、軋制成型工藝剛剛開始應(yīng)用于實際生產(chǎn)，鎂合金的擠壓還有一定的局限性， 組織力量對擠壓工藝進行研究對鋁合金成型的發(fā)展具有十分重大的意

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