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ZM1鎂合金化學(xué)成分及力學(xué)性能

2019-12-27 10:03 ?瀏覽：次

Mg-Zn-Zr合金也是一種常見的鑄造鎂合金。其力學(xué)性能與Zn含量間的關(guān)系如圖2-29所示，Zn含量升高到6%，強(qiáng)度達(dá)極大值，Zn再升高強(qiáng)度亦不增加，但8值卻強(qiáng)烈降低，得不償失。因此，工業(yè)用Mg-Zn-Zr合金的Zn含量均在3.5%~6.5%范圍以內(nèi)，詳見表2-88所示。

ZM1是簡(jiǎn)單的三元Mg-Zn-Zr合金，只有3.5%~5.5%Zn和0.5%~1.0%Zr，組織是a+MgZn相，還有少量Zn-zr化合物（Zn2Zr3或ZnZr）。一般采用T1處理，不經(jīng)淬火，直接在（175 ± 5）℃時(shí)效28~32 h或在195℃時(shí)效16h.

ZM1鎂合金另一重要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)鑄件壁厚和顯微疏松敏感性低，鑄件的性能與試樣接近。適于鑄造強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度要求高，并且耐高沖擊負(fù)荷的零件。
ZM1的主要缺點(diǎn)是鑄造性能差，氧化和熱裂傾向比Mg-Al-Zn合金高，焊接性能也比較差。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，向ZM1合金中添加RE，又發(fā)展了Mg-Zn-RE-Zr系合金ZM2和ZM8。
ZM1合金化學(xué)成分。ZM1合金的化學(xué)成分及雜質(zhì)含量見表2-91

（2）熱處理制度。按HB5462-1990（鎂合金鑄件熱處理》的規(guī)定。時(shí)效：（175±5）℃保持28-32 h，空冷或（195±5）℃保持16h空冷。
（3）熔煉與鑄造工藝：
1）合金的熔煉和澆注應(yīng)在同一堆塢內(nèi)進(jìn)行。如采取熔煉坩堝轉(zhuǎn)注金屬液到鑄造堆竭的工藝，則會(huì)造成合金中錯(cuò)的損失。錯(cuò)的加入是在合金液升溫到780～800℃時(shí)，以鎂一錯(cuò)中間合金形式加人。經(jīng)徹底攪拌后對(duì)合金進(jìn)行精煉。要用足夠的熔劑來控制合金的氧化燃燒。
2）合金制備過程中要防止鋁、鐵、硅、錳等元素沾污合金，因?yàn)檫@些元素會(huì)妨礙錯(cuò)的晶粒細(xì)化效果。
3）由于錯(cuò)的溶解度低，且易與各種雜質(zhì)元素形成化合物而損失，鉻的加入量必須為合金中所要求含錯(cuò)量的3~5倍。
4）該合金晶粒的細(xì)化程度與合金中的溶解結(jié)含量密切相關(guān)，所以熔煉技術(shù)和溫度控制是極為重要的。
（4）ZM1合金的物化性能。ZM1合金的熔化溫度范圍為560-640℃。熱導(dǎo)率見表2-92，比熱容和線膨脹系數(shù)見表2-93。密度為1.82 g/cm3，20℃時(shí)電阻率p=62 ZM1合金無磁性，在空氣中燃點(diǎn)為400℃以上。
熔融鎂合金與水接觸會(huì)產(chǎn)生劇烈反應(yīng)。

（5）ZM1合金的力學(xué)性能。ZM1合金部分室溫力學(xué)性能見表2-94，典型室溫拉伸性能見表2-95，典型低溫、高溫拉伸性能見表2-96.
高溫持久和高溫蠕變性能分別見表2-97和表2-98。室溫疲勞強(qiáng)度（N=2x 10000000），74 MPa，室溫彈性模量E=42 GPa，切變模量G=17 GPa，泊松比p=0.35，


（6）ZM1合金的組織結(jié)構(gòu)。ZM1合金的相變溫度：液相線溫度為640℃，固相線溫度為550℃。組織結(jié)構(gòu)：鑄態(tài)組織為a-Mg固溶體沿晶界分布少量MgZn塊狀化合物，晶界和富鋅區(qū)分布有微粒狀MgZn化合物沉淀，常有可見的晶內(nèi)偏析。時(shí)效處理后，晶粒內(nèi)部析出沉淀物。在鑄件厚大部位冷卻速度緩慢時(shí)，可能形成ZnZr2化合物密度偏析。
（7）ZM1合金的耐腐蝕性能。鎂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(zhǎng)期使用。鎂合金對(duì)硒酸、氟化物、氫氟酸作用穩(wěn)定，形成不溶性鹽。與鋁相反，鎂合金不與苛性堿相互作用，在汽油、煤油、潤(rùn)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（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、硅、銅、鎳、氯化物和其他夾雜物以及某些鑄造缺陷會(huì)降低鎂合金的腐蝕穩(wěn)定性。合金中的錯(cuò)可消除雜質(zhì)的有害作用并細(xì)化晶粒，從而大大提高合金的耐腐蝕能力。
（8）ZM1合金的工藝性能與工藝特點(diǎn)。
1）成形性能：
鑄造溫度：705-815℃。
鑄件是有較高的和均勻的力學(xué)性能，顯微疏松降低鑄件性能的程度比ZM5合金為輕。
鑄造性能 用澆鑄試棒長(zhǎng)度的方法測(cè)定流動(dòng)性為182 mmo凝固時(shí)形成顯微疏松的傾向較大，但隨合金成分中鋅含量的降低而稍有減輕。鋅在下限時(shí)，顯微疏松由分散趨向集中。熱裂傾向性試驗(yàn)測(cè)定的第一個(gè)裂紋是在環(huán)的寬度為25-27.5mm處形成。線收縮率為
1.5%。
2）焊接性能 該合金焊接性能較差，不宜補(bǔ)焊。
3）零件熱處理工藝 合金鑄件僅采用時(shí)效處理。
4）表面處理工藝：
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。在處理之前鑄件必須經(jīng)噴砂、除油處理
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)。
5）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，并以很高的速度進(jìn)行切削加工。切削掉-定量金屬所需要的功率低于其他任何金屬。切削加工時(shí)，用和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。
（9）品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1）鑄件采用砂型鑄造工藝或金屬型鑄造工藝生產(chǎn)
2）人工時(shí)效（T1）狀態(tài)下應(yīng)用。
（10）應(yīng)用。ZMI合金主要用于多種飛機(jī)機(jī)輪鑄件，并可廣泛用作飛機(jī)和各種機(jī)械的受力結(jié)構(gòu)件。
鎂合金加工

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