轻金属第一讲资料.ppt

轻金属材料 课程描述 选修课 总学时：32 周学时：2 授课方式：讲授 考核方式：出勤+课堂+考试 课程内容 铝、镁及钛的概况 铸造镁合金及变形镁合金 镁基合金材料及其成型方法 特种镁合金及镁合金的后处理及加工 钛合金材料新技术 变形铝合金及加工技术 参考教材 潘复生 ，《轻合金材料新技术》，化学工业出版社 ，2008 张玉龙，《实用轻金属材料手册 》，化学工业出版社 ，2006 陈振华等， 《镁合金》，化学工业出版社 , 2004 陈振华等， 《变形镁合金》，化学工业出版社 , 2004 镁 及其 合金 简 介 镁由菱镁矿、光卤石、盐矿、卤水以及海水中提炼制取，主要通过熔融氯化镁（MgCl2）电解还原得到。 在25℃时纯镁密度为1.76g/m3，密度比铝小，熔点为650℃。 镁具有密排六方结构，滑移系较少。在250℃以上由于增加了滑移系，塑性较好。 屈服强度和弹性模量较低。 在大气中有足够的耐蚀性，在氢氟酸、碱和矿物油中也耐蚀，但在淡水、海水中耐蚀性差。 镁合金的特点 密度小、质量轻； 比强度和比刚度高； 良好的导热导电性能； 良好的电磁屏蔽能力； 镁的标准电极电位比铝还低，并且它的表面氧化膜是不致密的，故抗蚀性较差，铸件均需进行表面氧化处理和涂层保护。 镁合金的合金元素 Mg合金的合金强化机制与Al合金大致相同，固溶强化和时效硬化是主要强化手段，只是没有Al合金那样明显。因此，凡是能在Mg中大量固溶的元素，都是强化Mg合金的有效合金元素。 合金元素主要有：Al、Zn、RE、Li、Ag、Zr、Th、Mn、Ni等，在镁合金中有固溶强化、沉淀强化、细晶强化等作用。 镁合金的合金元素 Ag(15.5％)，Al (12.7%)，Zn（8.4％），Li（5.7％），Th（4.5％）是高强度镁合金的主要合金元素，如Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Nd-Ag系合金。 这类元素形成的Mg4Al3（Mg17Al12）、MgZn2、Mg23Th6和Mg12Nd2Ag等在Mg中有明显的溶解度变化，是Mg合金的主要强化相，有较强的时效硬化效应。 镁合金的合金元素 Zr（3.8％），Mn（3.4％）主要作用是细化晶粒，但也有净化合金（消除杂质Fe），提高抗蚀性和耐热性的作用。 稀土元素（RE）：Y（12.5％），Nd（3.6％），La（1.9％），Ce（0.85％），Pr（0.5%），混合RE（以Ce或La为主）。 镁合金的合金元素 稀土元素与镁不仅共晶温度比Mg-Al和Mg-Zn系高，Mg-RE系的α固溶体和稀土化合物（Mg9Nd，Mg9Ce等）的耐热性也高，原子扩散速度慢，有利于抗蠕变性能，故Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn系合金是耐热Mg合金，可在150~250℃工作。 RE除了提高耐热性外，还能降低液、固二态合金的氧化速度，改善铸造和变形性能。 Nd的综合作用最佳，能同时提高室温和高温强化效应； Ce和混合RE次之，有改善耐热性的作用，但常温强化效果很弱； La的效果较差，比不上Nd和Ce。 镁合金的分类 分为两类，变形镁合金和铸造镁合金。不过，许多镁合金既可做铸造合金，也可做变形合金。 经锻造和挤压后，变形合金比同成分的铸造合金有更高的强度。 镁合金的热处理类型 T1——部分固溶加自然时效； T2 ——铸后退火； T3 ——固溶加冷加工； T4 ——固溶处理加自然时效； T5 ——人工时效； T6 ——固溶处理加人工时效； T7 ——固溶处理加稳定化处理； T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。 镁合金牌号 变形镁合金牌号冠以MB，铸造镁合金冠以ZM，后面标以序号。 国际上按美国ASTM（American Society for Testing Materials）标准划分镁合金。合金牌号用四位数表示,前两位为英文字母，代表合金系中的主合金化元素，后两位数字则分别代表各合金元素的名义成分（质量分数）。合金中字母与所对应的元素为：A—铝，B—铋，C—铜，D—镉，E—稀土，F—铁，H—钍，K—锆，L—锂，M—锰，N—镍，P—铅，Q—银，S—硅，T—锡，W—钇，Z—锌。例如AZ91表示Mg-Al-Zn系合金，其中Al的名义成分为9%，Zn的名义成分为1%。 变形镁合金 主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-RE-Zr、Mg-Mn、Mg-Li系。 Mg-Zn-Zr系合金 这类合金是热处理强化变形镁合金。 MB15为其中的一种。成分：w(Zn)=5~6%，w(Zr)=0.3~0.9%，w(Mn)=0.1%。强化相是Mg2Zn3，当加热到400℃左右，强化相溶于基体。但使质点Zr溶解，要加热到更高温