教学材料金属材料学（第2版）-13

第十三章

镁及其合金二、镁合金产品及其特性镁合金可用来制造仪器仪表零件、照相机零件、望远镜零件、电影放映机零件、无线电与通讯机械零件、光学仪器零件等，镁合金还可用于制造航空工业中的各种框架、壁板、起落架轮毅和纺织工业中的卷线筒、线轴、纱管以及摩托车工业中的发动机匣、轴承体等零件。镁合金作为结构材料，日益引人注目，这是与它具有下列基本特性分不开的。(1)密度小，比强度高，比刚度高。这样就可以减轻发动机和其他机器零部件的质量。(2)比铝合金有较大承受冲击载荷的能力，可利用镁合金来制造受猛烈碰撞的零件。(3)镁合金具有优良的可切削加工性和可抛光性，并且易于铸造和热加工。上一页下一页返回第十三章

镁及其合金三、镁的合金化镁合金按产品状态可分为铸造镁合金和变形镁合金两类。按含主要合金元素的种类，可分为下面几个合金系列:Mg-Mn系，如MB1,MB8;Mg-Al-Zn系，如MB2,MB3,MB6,MB7,ZM5;Mg-Zn-Zr系，如ZM1,MB15;Mg-Re-Zr系(或Mg-Re-Mn系)，如ZM3,MB8。镁的合金化原则与铝合金十分相近，主要是利用固溶强化和沉淀强化来提高合金性能。此外，也要考虑到晶粒细化强化和合金元素对抗蚀性和工艺性能的影响。镁合金中常见的合金元素主要是AI,Zn,Mn,Cr、稀土和Li，各元素的作用如下:上一页下一页返回第十三章

镁及其合金(1)A1。可提高镁合金的室温强度，可改善铸造性，含Al的镁合金具有明显的时效强化效果。但含铝量大于9%时，对塑性和铸造性反而有害。(2)Zn。可提高镁合金的强度，具有热处理强化效果，并有改善耐蚀性和塑性的作用。但含锌量大于3%时，有产生疏松和高温脆性倾向。(3)MnoMn在镁中最大固溶度为3.4%。随着温度下降，其固溶度迅速减小，但由于析出的是纯锰相，故热处理强化作用很小。镁合金中加入锰的主要作用是利用锰容易和有害杂质铁化合，从而清除铁对抗蚀性的有害影响。(4)Zr。加入Zr的作用是细化晶粒，减小热裂倾向和提高力学性能。(5)稀土元素。加入稀土元素的作用主要是提高合金的耐热性和改善合金的铸造性(减少显微缩松和热裂倾向)和焊接性。上一页下一页返回第十三章

镁及其合金(6)LioLi的密度很小，仅为0.513g/c厅。工业Mg一Li合金的密度为1.3一1.65g/cm3，是目前结构金属材料中最轻的，故有超轻合金之称。加入Li的作用除降低合金密度外，还有提高合金塑性(包括低温塑性)和改善合金的工艺性和焊接性能的作用。四、工业用镁合金1.铸造铁合金铸造镁合金包括高强铸造镁合金(如ZM丘ZM1和ZM2)和耐热铸造镁合金(如ZM3)两类。铸造镁合金的热处理类型与铝合金基本相同。常用的热处理类型有:人工时效、退火、淬火、淬火和人工时效。上一页下一页返回第十三章

镁及其合金ZMS是应用最广泛的合金之一。ZMS合金的平衡组织为。+Mg,}AI,Z。在Mg一Al合金基础上加入少量锌，可提高合金元素在。中的固溶度，增强热处理强化效果，从而提高合金的屈服强度。但含锌量大于1%时，将增加合金显微缩松和热裂的倾向。ZMS合金的特点是:铸造流动性好，线收缩小(1.1%~1.2%)，热裂倾向小。ZMS合金可进行各种类型的热处理，但以淬火和淬火加入工时效最常用。ZMS合金的淬火加热温度为415℃~420℃，保温时间视铸件壁厚而定。淬火冷却一般在空气中进行，可以减少零件变形和简化热处理操作。在条件允许时，可选用在热水中淬火，时效后强度可提高10%一15%，但应避免冷水淬火，以防止晶间开裂。上一页下一页返回第十三章

镁及其合金2.变形镁合金与铸造镁合金相比，为了保证良好的工艺性能，变形镁合金所含合金元素总量较少，杂质含量控制较严。MB1属于Mg一Mn系合金，室温塑性较低，但高温塑性高，耐蚀性好。MB4合金不能热处理强化，一般在退火状态下使用。其退火状态的组织是在α基体上分布着少量点状β(Mn)相。MB8是在MB1基础上加入少量钵组成的，加入钵的作用是细化晶粒，改善室温和高温性能，特别是使压缩状态下的屈服强度有显著提高。MB8合金可在200℃下长期工作。MB8合金也是不能热处理强化的合金，一般在退火状态下使用，其退火工艺为280℃~320℃保温1~3h，空冷。上一页下一页返回第十三章

镁及其合金MB2合金的平衡组织为α+Mg17AI12，因合金化程度较低，Mg17AI12相数量较少，故不能热处理强化，一般在热加工或退火状态下使用。其退火工艺为280℃~350℃保温3~5h,空冷。MB15合金有较高的强度，能制造形状复杂的大型锻件。耐蚀性良好，无应力腐蚀破裂倾向。MB15合金可进行热处理强化，有两种热处理方式:一种是挤压变形或锻造后直接在170℃