热处理对AZ91D镁合金相结构的影响
第32卷第4期2011年
4月
材料热处理学报
TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT
Vol .32No .4April
2011
热处理对AZ91D 镁合金相结构的影响
许
娟，李鹏飞，郭
锋
（内蒙古工业大学材料科学与工程学院，内蒙古呼和浩特
010051）
摘
要：通过金相分析、XRD 、SEM 及TEM 等分析手段，研究了AZ91D 镁合金热处理状态下的相结构变化，结果表明：AZ91D 镁
合金在420?固溶保温20h ，β-Mg 17Al 12几乎全部分解，Al 原子以置换固溶的形式进入到Mg 基体中；175?时效保温不同的时间，随着时效保温时间的延长，析出相的析出方式和形态都发生变化。TEM 观察发现，时效18h 的AZ91D 镁合金中存在着短柱状的析出相，β-Mg 17Al 12与α-Mg 之间存在着［011］β//［1342］α的位向关系。关键词：AZ91D 镁合金；热处理；
相结构
中图分类号：TG146.2
文献标志码：A
文章编号：1009-6264（2011）04-0030-04Effect of heat treatment on microstructure of AZ91D alloy
XU Juan ，LI Peng-fei ，GUO Feng
（College of Materials Science and Technology ，Inner Mongolia University of Technology ，Hohhot 010051，China ）
Abstract ：Effect of heat treatment on microstructure and phase structure of AZ91D magnesium alloy was investigated by means of optical microscopy ，X-ray diffraction ，scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.The results show that β-Mg 17Al 12phase in AZ91D magnesium alloy is almost dissolved and substitution solid solution forms after solution treatment at 420?for 20h.When aging at 175?，with increasing of aging time ，the precipitation mode and morphology of the precipitates changes.TEM observation shows that a short rod-shaped precipitate of β-Mg 17Al 12occurs in the AZ91D alloy aged for 18h ，and the precipitate keeps ［011］β//［1342］αrelationship with α-Mg matrix.
Key words ：AZ91D alloy ；heat treatment ；phase structure
收稿日期：2010-06-24；修订日期：
2010-09-30
作者简介：许
娟（1984—），女，主要从事镁合金材料的研究。
通讯作者：
李鹏飞（1954—），男，教授，电话：0471-
6575188，E-mail ：li _pf@https://www.wendangku.net/doc/713860115.html, 。
由于镁合金具有比强度、比刚度高等特点被广泛应用于飞机、汽车、3C 产品等行业中。另外，在环境和能源日益受到重视的今天，镁合金的无毒性、易于回收等特点，
倍受青睐［1］
。AZ91D 镁合金是目前商
业应用最广泛的压铸镁合金之一［2］
。目前，国内外
研究者已对添加或未添加其它合金元素的AZ91合金的时效析出行为，组织及力学性能进行了较多的研究，结果表明
［3-8］
：AZ91合金时效析出强化相
Mg 17A112相，其典型的析出方式有非连续和连续相两种，析出相的形态有板条状、六棱柱状、短棒状、胞状四种。AZ91D 镁合金中加入微量的Y 、
Nd 等合金元素，可以明显的细化晶粒，使得Mg 17Al 12相不连续的分布于晶界，有效的提高合金断裂韧性。一般Mg 合金不再进行热处理，在铸态下直接使用，但在Mg-Al 系合金中，AZ91D 是含Al 较多的合金，特别是Al 在α-Mg 中室温时的固溶度大约只有2%，升温至共晶
温度437?时则高达12.1%，因此，铸造AZ91D 合金具备了时效强化潜力，其强度可以通过固溶时效的方法得到进一步的提高。
1试验材料及方法
试验材料为商用AZ91D 镁合金，其化学成分见
表1。合金热处理在箱式电阻炉中进行，装炉料前对铂-铑热电偶与测试仪表进行校对。炉温波动控制在?2?范围内。试验中采用固溶处理工艺为：将试样加热到420?，保温20h ，随后在60?热水中淬火冷却。固溶处理后时效的工艺为：将试样重新加热至175?，分别保温12、15、18、21h ，然后在空气中冷却至室温。
表1
AZ91D 镁合金的化学成分（wt%）
Table 1
Composition of AZ91D magnesium alloy （wt%）
Al
Zn
Mn
Si
Fe
Cu
Ni
Be
Mg 8.950.6320.2610.0220.00030.00180.00050.0003
Bal.
选取铸态、固溶以及固溶+时效3种状态的试样进行组织观察，相结构分析，选区电子衍射分析，硬度及拉伸性能等测试。采用OLYMPUS-GX51型金相显
第4期许娟等：热处理对AZ91D 镁合金相结构的影响
微镜及S3400扫描电子显微镜对合金的微观组织进行观测，选用强力转靶全自动X 射线衍射仪（D /MAX-2500/PC ）进行相组成分析，运用JEM-2010高分辨透射电子显微镜对样品进行了选区电子衍射、形貌观察及高分辨像观察，使用TEM 慢扫描CCD 相机记录了高分辨像。
2
试验结果及分析
2.1
组织观察及分析
显微组织观察发现，
铸态AZ91D 镁合金的组织由α-Mg 固溶体和β-Mg 17Al 12相组成，其中β-Mg 17Al 12主要沿晶界以不规则的形状成网状分布（见图1a ）。经扫描电镜观察，β相具有不同的形态（见图2a 白色箭头处），
并且存在规则的小圆点状的金属间化合物（见图2a 黑色箭头处），经能谱分析此化合物含Mg 55.78at%，Al 32.5at%，Mn 11.37at%，说明此相为富Mn 化合物。当对AZ91D 镁合金进行固溶时效处理时，发现时效初期β-Mg 17Al 12沿晶界不连续析出。
随着时效保温时间的延长，析出相的析出方式发生改变，图1（b ）为AZ91D 镁合金420?固溶保温20h 后热水淬火冷却，随后进行175?时效保温12h 的组织，箭头所示为不连续析出的β-Mg 17Al 12，这种不连续的析出相由晶界向晶内生长，对其进行扫描电镜观察，
清楚的观察到片层状结构（见图2b ）。当对AZ91D 镁合金时效保温21h ，析出相的析出方式已经发生了明显改变，由不连续的晶界向晶内析出的层片状，改为连续析出的由晶内生长的胞状β-Mg 17Al 12（如图1c 中白色箭头所示），并且观察到晶粒内部有孪晶组织出现［9］
（图1c 黑色箭头所示）。时惠英
等
［10］
研究表明：固溶处理中，β-Mg 17Al 12相分解，大量
Al 以置换原子形式进入Mg 基体中，导致合金内应力分布产生变化，固溶处理后晶粒中的Al 原子并未达到完全均匀的分布，
Al 含量会呈现从晶界向晶粒中心递减的摩尔浓度梯度。由此引起的晶体缺陷在随后的保温过程中运动和重新分布，并构成亚晶结构，形成孪晶
。
图1
AZ91镁合金显微组织（a ）铸态；（b ）时效12h ；（c ）时效21h
Fig.1
Microstructure of AZ91D magnesium alloy （a ）as-cast ；（b ）aged for 12h ；（c ）aged for 21
h
图2
AZ91镁合金形貌及能谱分析（a ）铸态；（b ）时效15h
Fig.2
SEM micrographs showing microstructure of AZ91D magnesium alloy and EDS analysis
（a ）as-cast ；（b ）aged for 15h
2.2不同状态的AZ91D 镁合金XRD 分析
图3为不同处理条件下AZ91D 镁合金的X 射线
衍射谱。由图3可见，420?固溶保温20h 后，β-
Mg 17Al 12几乎全部分解，表现为具有BCC 结构的β-Mg 17Al 12的（411）衍射峰消失（见图3中T4）。随后的时效过程中β-Mg 17Al 12重新析出（见图3中T6）。同
1
3
材料热处理学报第32
卷
图3AZ91D 镁合金不同处理状态的XRD 分析
Fig.3
XRD patterns of AZ91D alloy after different treatments
时还可以看到，AZ91D 镁合金经固溶处理后，α-Mg 的衍射峰位整体右移，而固溶时效处理后，α-Mg 的衍射峰又重新回到原位。AZ91D 镁合金在固溶与时效处理的过程中是β-Mg 17Al 12分解与析出的过程，导致了衍射峰位的变化，说明在相应晶面间距发生了改变
。
图4
短柱状的析出相β-Mg 17Al 12的形态及选区电子衍射花样（a ）形貌；（b ）衍射斑点；（c ）标定花样
Fig.4
Morphology and selected-area electron diffraction pattern of the short rod-shaped precipitate
（a ）morphology ；（b ）SAED pattern ；（c ）indexing of diffraction pattern
表2给出了铸态、固溶及时效处理状态的α-Mg 和β-Mg 17Al 12的点阵常数。从铸态到固溶保温20h ，α-Mg 的点阵常数变小，由于Mg 原子半径为0.16nm ，属于HCP 结构，经过计算得到，其八面体间隙半径为0.0467nm ，四面体间隙半径为0.0192nm ，而Al 的原子半径0.143nm ，运用反推法，假设Al 原子以间隙原子的方式扩散到Mg 基体中，
Al 原子半径远远大于间隙半径，
点阵常数应该是变大的，而本试验中得到的点阵常数是变小的，
所以只有一种可能是半径较小的Al 原子占据半径较大的Mg 原子位置，使得
点阵常数减小，在固溶过程中Al 原子以置换固溶的形式进入Mg 基体中。
表2
AZ91D 镁合金中的物相在不同状态下的点阵常数Table 2
Lattice parameter of phases in AZ91D
magnesium alloy at different state
α-Mg
β-Mg 17Al 12As-cast
T4T6As-cast T6a /nm 0.319960.319000.31992 1.05778 1.05771b /nm 0.319960.319000.31992 1.05778 1.05771c /nm
0.5195
0.5185
0.5192
1.05778
1.05771
2.3时效析出相的TEM 观察
对T6处理18h 的AZ91D 镁合金进行TEM 观察。还发现了短柱状的析出相，同时发现这种析出相中存在着亚结构。图4为短柱状的析出相β-Mg 17Al 12的形态及选区电子衍射花样，由于析出相β-Mg 17Al 12存在着亚结构，表现有多个亚晶界特征，选区电子衍射花样中出现的类圆环便是亚晶存在的结果。电子衍射花样标定的结果显示，短棒状的析出相β-Mg 17Al 12与α-Mg 之间存在着一定的位向关系，即［1342］α//［011］β。
图5为AZ91D 镁合金在T6状态下短柱状β-Mg 17Al 12析出相与α-Mg 基体的高分辨像，析出相［011］β//［1342］α位向下的高分辨像显示，HCP /BCC 界面上存在线状特征的界面位错。
图5中（1101）α与（211）β在界面上对接，（211）β的面间距为0.4645nm ，（1101）α的面间距为0.215nm ，所以2个（1101）α晶面间距约相当于1个
2
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第4期许娟等：热处理对AZ91D
镁合金相结构的影响
图5短柱状的析出相β-Mg
17Al
12
的高分辨像
Fig.5HRTEM image of the short rod-shaped precipitate
（211）
β晶面间距，即1个（211）
β
晶面距离便有1
个多余的（1101）
α
晶面，界面上应变（错配度）较大，为了降低其上的应变，该界面发生驰豫，使应变集中到多余原子面附近，形成界面错配度位错。对图5中B、C两个不同原子排布的区域进行傅立叶变换后计算出晶面间距为0.4645nm，属于同一晶面族，生长
位向不同的β-Mg
17Al
12
。这一现象说明β-Mg
17
Al
12
析
出过程，存在着结构上的不连续，导致亚晶的形成。3结论
1）铸态AZ91D镁合金的组织由α-Mg固溶体、β-Mg
17
Al
12
及富Mn相组成，其中β-Mg
17
Al
12
具有不同的
形态，主要沿晶界以不规则的形状成网状分布。
AZ91D镁合金420?固溶β-Mg
17
Al
12
相分解，Al原子以置换固溶的形式进入到α-Mg基体中；
2）AZ91D镁合金时效过程中，β-Mg
17
Al
12
相析
出，时效初期有不连续析出的β-Mg
17
Al
12
，这种不连续的片层状结构的析出相由晶界向晶内生长，随着时效保温时间的延长，析出相的析出方式由不连续的晶界向晶内析出的层片状，改为连续析出的由晶内生长
的胞状β-Mg
17
Al
12
；
3）对时效18h的AZ91D镁合金TEM观察，发现
合金中存在着短柱状的析出相，这种析出相β-Mg
17 Al
12
与α-Mg之间存在着［011］
β
//［1342］
α
的位向关系，在此位向关系下观察的高分辨像显示，HCP/BCC 界面上存在界面位错，界面上应变（错配度）较大，形成界面错配度位错。短柱状的析出相存在着亚结构，它生长的轴线方向与α-Mg基体生长的轴线互不平行，对合金的强化效果更为显著。
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镁合金热处理过程中组织与相的变化
镁合金热处理过程中组织 与相的变化 Prepared on 24 November 2020
镁合金热处理过程中组织与相的变化摘要：本文研究了AZ91D等温热处理过程中的溶质扩散、晶界熔化、晶粒合并以及相变等对枝晶球化过程的影响。结果表明:随着热处理时间的延长，晶粒逐渐球化，而且发生合并现象；同时在界面能降低的驱使下，通过溶质原子的扩散,晶粒内部包裹小液滴；半固态部分重熔过程中经历以下相变：β→α，α +β→L，α→L。 关键词：AZ91D镁合金；等温处理；相变 The Research of Organization and Phase Change of Magnesium Alloy during Isothermal Heat Treatment Abstract: The effect of solute diffusion and the grain boundary melting and grain merger and phase transitions on dendrite spheroidzing process is researched during the isothermal heat treatment. The results show that the grains gradually spheroidize and appear the merger phenomenon with extending the heat treatment the same time, owing to decreasing interfacial energy; the packed small liquid drop form intra - grain by the diffusion of solute atoms, There is the following phase transition: β→α,α+β→L,α→L during The semi-solid remelting. Key words:AZ91D magnesium alloy; isothermal treatment; phase transition 1、概述 镁合金是现代金属结构材料中最轻的一种，以其密度低、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、电磁屏蔽好及价格稳定等优点，近年来在航空航天、仪器制造、国防和电子工业等领域，尤其是汽车工业中获得日益广泛的应用[1]。 镁合金半固态成具有成形温度低、凝固收缩小、缺陷和偏析减少、晶粒尺寸细小、模具寿命延长等优点,被专家学者誉为21世纪新一代新兴金属加工方法。但是,要实现镁合金的半固态成型，首先必须制备初生相为颗粒的非枝晶组织合金。国内外研究者常用的枝晶粒化方法为机械搅拌法或电磁搅拌法。由于机械搅拌法的工艺参数难以控制、搅拌设备易磨损和腐蚀、不适应与高熔点合金和易氧化合金,因此该法很难在工业上推广应
铝及铝合金热处理工艺
铝及铝合金热处理工艺
1. 铝及铝合金热处理工艺 1.1 铝及铝合金热处理的作用 将铝及铝合金材料加热到一定的温度并保温一定时间以获得预期的产品组织和性能。 1.2 铝及铝合金热处理的主要方法及其基本作用原理 1.2.1 铝及铝合金热处理的分类（见图1） 图1 铝及铝合金热处理分类 1.2.2 铝及铝合金热处理基本作用原理 (1) 退火：产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低。 ①铸锭均匀化退火：在高温下长期保温，然后以一定速度（高、中、低、慢）冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20%左右，降低挤压力20%左右，提高挤压速度15%左右，同时使材料表面处理质量提高。 铝及铝合金热处理 回归 均匀化退火 退火 成品退火 中间退火 过时效 欠时效 自然时效 人工时效 多级时效 时效 固溶淬火 离线淬火 在线淬火 一次淬火 阶段淬火 立式淬火 卧式淬火
②中间退火：又称局部退火或工序间退火，是为了提高材料的塑性，消除材料 内部加工应力，在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合。 ③完全退火：又称成品退火，是在较高温度下，保温一定时间，以获得完全再 结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度。 (2)固溶淬火处理：将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定 的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能。但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。 ①在线淬火：对于一些淬火敏感性不高的合金材料，可利用挤压时高温进行固 溶，然后用空冷（T5）或用水雾冷却（T6）进行淬火以获得一定的组织和性能。 ②离线淬火：对于一些淬火敏感性高的合金材料必须在专门的热处理炉中重新 加热到较高的温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火。 (3)时效：经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的 过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出（或沉淀），分布在α（AL）铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出（沉淀）强化。自然时效：有的合金（如2024等）可在室温下产生析出强化作用，叫做自然时效。人工时效：有些合金（如7075等）在室温下析出了强化不明显，而在较高温度下的析出强化效果明显，称为人工时效。 人工时效可分为欠时效和过时效。 ①欠时效：为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间。 ②过时效：为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温 较长的时间状态下进行的时效。 ③多级时效：为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个 阶段进行。
铝合金的热处理
铝合金的热处理 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的 铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面： 1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力； 2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能； 3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变
化； 4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。 二、热处理方法 1、退火处理 退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。其工艺是：将铝合金铸件加热到280-300℃，保温2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。 2、淬火 淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，多在500℃以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬入60-100℃的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温。这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。 3、时效处理 时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷直至室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。 合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合，生成溶质原子富集区（称为G-PⅠ区）和G-PⅠ区消失，第二相原子按一定规律偏聚并生成G-PⅡ区，之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量的G-PⅡ区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段。 时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时效强化在室
WE镁合金的时效热处理研究
毕业论文方案设计 （WE镁合金的时效热处理研究） 学院：化学化工学院姓名：学号： 第一步：开炉（获得WE43、WE54镁合金工件）并对镁合金工件进行初步的处理 1.截面应控制在25mm 2.保证镁合金表面清洁和干燥 3.镁合金的长度待定 第二步：查资料得出未经处理WE镁合金的A.金相 B.硬度 C.室温静拉伸力D.XRD物相分析 第三步：对镁合金工件进行固溶处理， 合金状态 热处理工艺（固溶处理）温度（K）时间（h） WE43A T6 789 4—8 WE54A T6 789 4—8 注：（T6）固溶处理+人工时效 注意事项：1.先装炉，炉子升温到规定温度时开始计算保温时间 2.温度控制在±5K 3.在338K的清水或其他介质中从固溶温度处淬火 4.如果镁合金铸件热处理后的显微组织中化合物含量过高，或者在固溶处理后的缓冷过程中出现了过时效时，就要进行二次热处理，时间要限制在30min 以内。 5.一般从533K升温至固溶处理时间要大于2h 第四步：通过仪器测出经过固溶处理后WE镁合金的A.金相 B.硬度 C.室温静拉伸力 D.XRD物相分析 第五步：对镁合金工件进行人工时效处理 合金状态热处理工艺（人工时效处理）温度（K）时间（h） WE43A T6 523 16 WE54A T6 523 16 第六步：通过仪器测出经过人工时效处理后WE镁合金的A.金相 B.硬度 C.室温静拉伸力 D.XRD物相分析 第七步：分析各种性能变化的原因 注：显微组织检查 侵蚀剂组成侵蚀时间（s）操作程序应用范围 浓硝酸0.5ml+乙醇 99.5ml 5—10 将试片表面浸入侵蚀液中 用热水洗涤然后干燥 热处理 乙二醇75ml+蒸馏水24ml+浓硝酸1ml 5—10热处理前 1—2热处理后 涂在试样上经数秒后用热 水洗涤然后干燥 时效
镁合金材料工艺
镁合金发展 针对陕北的跨越式发展目标，提出了建设府谷、神木镁产业基地，推进榆林能源基地资源深度转化，拉长产业链条，加大财政引导资金投入力度，组建省级镁业企业集团，集中力量开展技术攻关，重点发展六种镁合金，加强镁业人才建设 镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，属于国际上列入高度保密的技术。今年年底，中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产，用于航空、航天、能源等多个领域。 据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。 经过两年来的进一步研发，目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果，为产品的推广应用创造了良好条件。 根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。 我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步，先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初，在汽车工业、电子工业发展的带动下，国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区，尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动，发展速度令人关注。 积极稳妥地发展镁产业实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来，在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工
热处理对于铸造镁合金的影响
热处理对于铸造镁合金的影响 热处理的影响热处理对于铸造镁合金没有任何影响，尤其是对高纯镁合金更没有影响。但是变形镁合金热处理对提高其耐蚀性非常有效。试验证明，镁合金经过均匀处理和淬火后，其在海水中耐蚀性最好，退火后固溶体耐蚀性最低。加热时效温度影响铸造镁合金的盐腐蚀速度，当时效温度高于二百到二百五十摄氏度以后，AZ91D腐蚀速度显著提高。工艺参数对镁合金耐蚀性影响很小。高纯镁合金经过T5和T6处理以后的腐蚀速度低于0.25mm/a。铸态和固溶处理后的晶粒尺寸越小，耐蚀性越好。试验证明，减小壁厚有利于改善铸造镁合金的耐蚀性，但是选择合理壁厚才能达到既提高耐蚀性又提高产量的目的。表面处理的影响表面状态对镁合金腐蚀有非常重要的影响，并且还与铁的含量有关系，可见湿砂处理的精细表面可以使腐蚀速度降低接近两倍。镁合金的冷加工，如拉伸和弯曲，对腐蚀速度没有明显度的影响。喷丸或者喷砂处理表面的耐蚀性能常常比较差，这并非冷加工效应所导致，而是因为表面嵌入了铁杂质。可以通过酸洗去掉0.001~0.005mm深度的这些杂质。若想彻底除掉杂质，最好采用氟化物处理。 镁及镁合金的氧化室温或者高于室温的干燥氯气、碘、溴和氟对镁合金几乎没有腐蚀。溴在低于沸点的时候，及时含有0.02%H2O其腐蚀性也不大。但是氯气中海油微量的水就会使镁合金产生剧烈腐蚀。镁和氧有很大的亲和力，镁和铝相似，但是其还原性更强，镁比
铝和氧的亲和力更大。在高温的时候镁在空气中极易发生氧化甚至燃烧，在高温下其氧化膜无保护性。镁和氧反应生成立方晶格的氧化镁，在氧中，前五到十分钟主要发生镁吸收氧反应，而吸氧速度迅速下降，一小时后几乎就停止了。在空气中镁的氧化速度比在氧气中的要低很多。温度在在四百到四百五十摄氏度的条件下，初始生成的氧化膜具有一定的保护性能。高于四百五十摄氏度的时候，由于生成氧化物体积小于被氧化金属的体积，则氧化膜失去了其保护性能。在高温的情况下，即使在干燥空气中镁也极易发生氧化。经过计算，硅、镁钙在高温四百摄氏度的时候都能被氧化，其中最容易被氧化的是钙，镁与氧的结合力大于硅，略低于钙。
铝合金的热处理工艺
铝合金的热处理工艺文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
铝合金的热处理 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。 一、热处理的目的 铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面：1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。 二、热处理方法 1、退火处理
镁合金热处理简介
镁合金热处理 各位领导、同事们： 很荣幸能在这里和大家共同学习。感谢公司领导给予我的机会！ 我进入公司的这两年多时间，从事了镁合金熔炼、铸造、压力加工、热处理等方面的一些工作。今天，仅就自己在镁合金热处理方面工作、学习的部分收获及心得，与各位进行讨论。由于水平有限，错误与不当处在所难免，请各位不吝赐教。 固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，统称为金属固态相变。金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。掌握金属固态相变规律及影响因素，采取措施控制相变过程，以获得预期组织，从而使其具有预期的性能。常用的措施包括特定的加热和冷却工艺，也就是热处理。钢铁的淬火，为的是快速冷却以保持其高温相，从而达到所需要的性能。 对于镁合金，常采用的热处理方式包括：均匀化退火（扩散退火）、固溶（淬火）（T4）、时效（T5）、固溶+时效（T6）、热水淬火+时效（T61）、去应力退火、完全退火等。这里做以下方面简要介绍： 1.均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。那么，晶内偏析是如何形成的呢？这个，我们就需要了解结晶凝固过程，下图1为镁合金相图中最普通的Mg-Al相图： 以AZ61为例，从相图中我们可以看到，从液相线开始，熔体开始凝固，形核随着温度下降开始长大，在每一个温度点，液相和固相
图1 Mg-Al相图 成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。造成了晶粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀，也就是晶内偏析。均质化退火，主要作用就是将铸件加热到一定温度，使物质迁移作用明显，消除晶粒内浓度梯度。 对于固溶、时效等热处理手段，更确切的来说，是利用合金元素在基体中溶解度随温度变化这一属性。 2.固溶处理。基体不发生多型转变的合金系，室温平衡组织为α+β，α为基体固溶体，β为第二相。当合金加热到一定温度是，β相将溶于基体而得到单相α相固溶体，这就是固溶化。如果合金从该温度以足够大的速度冷却下来，合金元素的扩散和重新分配来不及进行，β相就不能形核和长大，α固溶体中就不可能析出β相，而且由于基体固溶体在冷却过程中不发生多型性转变，因此这时合金的室温
镁及镁合金板材的生产工艺流程
镁及镁合金板材的生产工艺流程(一) 镁及镁合金板材的生产工艺流程为: 1、熔炼与铸锭 熔炼包括熔化、合金化、精炼、晶粒细化、过滤等冶金和物理化学过程,通常在反射炉或坩埚炉内进行。镁及镁合金的熔点都在650℃左右,它们极易氧化且随温度的升高而加剧。当温度超过约850℃时,熔体的表面立即燃烧,故熔炼时必须用熔剂覆盖或以保护性气体保护。镁及镁合金在熔融和燃烧状态下遇水、含水(包括结晶水)物质和液态防火介质都可能导致剧烈爆炸,因此,在生产的全过程中注意安全是至关重要的。以隔离空气为主的覆盖熔剂和以提高熔体质量为主的精炼熔剂都是碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物。除气(主要是氢)随熔剂精炼进行,也可向熔体中通入活性气体(如氯气)。对凝固时的晶粒粗大倾向,据合金的不同可采取控制熔体温度、向熔体加入微量元素进行变质处理等加以抑制,即晶粒细化(见铸锭晶粒的细化处理)。铸锭通常采用半连续铸锭法。除封闭式铸锭外,流槽和结晶器中裸露的金属,必须用s0:或SF。等气体保护。要科学地确定和控制各项铸造参数,以防止铸锭发生热裂,并降低冷隔深度和减少金属间化合物的形成和聚集。除镁一钇系合金外,铸锭的冷裂倾向小。 2、加热与热轧 铸锭在加热前必须铣面(见有色金属合金锭坯铣面),彻底去除冷隔和偏析物等表面缺陷;合金元素含量高和含锆、钇等的合金还要经均匀化处理(见有色金属合金锭坯均匀化)。铸锭加热时应避免直接热辐射和避免火焰同铝接触,以防局部过热、熔化或燃烧。根据合金的不同加热温度控制在370~510℃范围内。除含锂高的超轻合金有晶型转变外,余者皆为密排六方晶型,塑性差,但变形能力随加热温度的提高和晶粒尺寸的减小而提高,并比立方晶型的金属提高得更快。热轧的总变形量可以达到96%。严格控制终轧温度是保证热加工状态成品板材的力学性能并防止板坯及薄板产生裂纹的重要途径。晶粒粗大的铸锭和厚度较小的热轧成品,有的要进行二
铝合金热处理原理及工艺
铝合金热处理原理及工艺 3.1铝合金热处理原理 铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 3.1.1铝合金热处理特点 众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。 3.1.2铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3－1铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。 在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程： 3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区 在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 3.1.2.2 G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区 随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 3.1.2.3形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P （Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 3.1.2.4 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。 铝－铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的G·P区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3－1。从表中可以看到，不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段，有的合金不经过G·P（Ⅱ）区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时
镁合金材料应用简介
镁合金材料应用简介 庄顺英 zsy@https://www.wendangku.net/doc/713860115.html, 摘要:：以下是转载，主要介绍镁合金材料的特性、种类、成型条件和处理工艺。关键词: 如：性能，特点，压铸设备，成型技术等
镁合金材料一直是作为机械零件来应用的，近年来，由于3C产品的轻薄化，使得镁合金产品在3C领域有着较为广泛的应用。 这种金属材料的特点，决定了它的加工方式与注塑产品有很大的不同，所以在这里对镁合金材料做个简单的介绍，主要包括镁合金材料简介、镁合金压铸设备简介、镁合金压铸模具简介和典型零件工艺流程简介，给大家在设计镁合金产品时做一个参考。 一、镁及镁合金材料简介 1、物理化学性能 镁为银白色金属，原子序数为12，原子量为24，是目前实际应用中重量最轻的结构金属。 镁的密度1.74 g/cm3，熔点650℃，沸点1107℃，比热1.03KJ/(kg* K)，线胀 系数26×10-6/ K，弹性模量45GPa（在常用金属中是最低的）。 气氧化，生成一层很薄的氧化膜，但这种薄膜不致密，疏松多孔，而且脆性较大，远不如铝合金氧化膜坚实，所以镁的耐蚀性很差。 镁属于活泼金属，化学活性很强，与其他金属接触时会产生电化学腐蚀，即使皮膜处理后，也不能完全防止腐蚀。 2、机械性能及合金化 纯镁的机械性能较低，屈服强度σs=90MPa,抗拉强度σb=200MPa,延伸率：δ=11.5%,断面收缩率ψ=12.5%，一般不能直接用做结构材料。 因此，人们根据不同的使用要求，在镁中加入铝、锌、锰、硅、锆、铈等合金元素，创造出多种不同性能的镁合金。 铝的合金化可以改善机械强度，提高铸造性能，同时赋于材料热处理强化效果，但随着铝含量的增加，材料的延展性和断裂强度逐渐下降。 锌的合金化能改善机械强度，在含量适当时，能改善合金的塑性，但锌对铸造性能有不利的影响，增加形成疏松和热裂纹的倾向。 锰的合金化对提高耐腐蚀性能也十分有利，因为Mn可与合金中的Fe形成化合物作为熔渣被排除，消除Fe对镁合金耐蚀性的有害影响。 硅和其它稀有元素的镁合金，能促使形成细小的微粒分布在晶粒的周围，改善镁合金的高温蠕变性能，当然，这些合金在室温下也具有良好的机械性能。 合金化的个作用：第一，提高镁的机械性能；第二，降低液相温度，增加流动性，改善镁合金的铸造性能，减小收缩倾向；第三，针对镁合金在150℃以上，强度显著下降的特点，增强镁合金的高温抗蠕变性能。
镁合金压铸技术的几个主要问题
镁合金压铸技术的几个主要问题及其使用前景 1前言 镁合金材料1808年面世, 1886年始用于工业生产。镁合金压铸技术从1916年成功地将镁合金用于压铸件算起，至今也经历了八十余年的发展。人类在认识和驾驭镁合金及其制品的生产技术方面，经历了漫长的探索历程。从1927年推出高强度MgAl9Zn1开始，镁合金的工业使用获得了实质性的进展。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件，1946年单车使用镁合金量达18kg左右。美国在1948～1962年间用热室压铸机生产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。尽管如此，过去镁合金作为结构材料主要用于航空领域，在其它领域，世界上镁的主要用途是生产铝合金，其次用于钢的脱硫和球墨铸铁生产。 近年来, 由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求, 镁合金压铸技术正飞速发展。此外，镁合金压铸件已逐步扩大到其他领域，如手提电脑外壳，手提电锯机壳，鱼钩自动收线匣，录像机壳，移动电话机壳，航空器上的通信设备和雷达机壳，以及一些家用电器具等。 镁主要由含镁矿石提炼。我国辽宁省大石桥市一带的菱镁矿储量占世界储量的60%以上，矿石品位高达40%以上。我国生产的镁砂和镁砂制品大量用于出口。充分利用我国丰富的镁砂资源进行深度开发，结合我国汽车、计算机、通讯、航天、电子等新兴产业的发展，促进镁合金压铸件的生产和使用，是摆在我国铸造工作者面前的一项任务。 2、压铸镁合金的研究 镁合金的密度小于2g/cm3，是目前最轻的金属结构材料，其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度和铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金Ａ380；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金[1]；鉴于镁合金的动力学粘度低，相同流体状态(雷诺指数相等)下的充型速度远大于铝合金，加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，镁合
常用铝合金及其热处理工艺
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/713860115.html, 常用铝合金及其热处理工艺 作者：杨金刚 来源：《科学与财富》2016年第18期 摘要：铝合金具有很先进的工艺性，同时还具有很好的焊接功能，热处理能够改变金属和合金的性能，一般的铝合金都要通过热处理来提高机械性能和其他性能。热处理工艺有着十分重要的意义。在制造零件过程中应用可以使产品的质量提高，使产品的成品降低。同时，使用热处理工艺可以提高耐腐蚀性，增加稳定性，还可以改善焊接加工的性能，铝合金及其热处理工艺在工业上拥有广泛的应用，尤其是在汽车工业上。汽车牌号就应用了铝合金的热处理工艺。 关键词：铝合金；热处理；处理工艺 0 引言 常用铝合金的使用使汽车工业逐渐被重视起来，汽车产业的发展也会带动经济的发展。由于当前我国国民经济的增长，人民甚生活水平的提高，越来越多的人拥有汽车，因而导致环境的污染。为了减少环境的污染就需要我们就需要降低能耗，节约有限的资源。使汽车的重量变轻就可以节约能耗量、节约资源，所以“使汽车变轻”就变得非常重要。因为铝合金有减重和可回收的性能，所以汽车运用铝合金会带来很高的经济效益。所以，开发铝合金结构代替传统的钢结构就显得十分有必要了。 1 铝及铝合金材料的特点及应用 1.1铝及铝合金 铝是一种轻金属物体，银白色，密度比较小而且比较软。铝具有较好的导电性，但却不如银、铜的导电性，而且铝也具有很好的导光性。铝在自然中储存较多，由于铝硬度较高，抗腐蚀能力强，在工业生产中应用范围较广。然而它仍有自身的缺陷，因此应用不及铝合金。铝合金具有比铝更好的性能。铝合金是在铝的基础上加上一些合金元素，铝合金比较容易加工，具有持久性，有很广泛的应用，铝合金能够用来装饰，而且具有很好的效果。门窗的制作也使用了铝合金，可以对门窗进行装饰，达到美观的效果。铝合金具有隔热效果，所以铝合金可以作为隔热材料使用。铝合金中虽然有合金的成分，但是它仍然比较轻，在许多工业中有广泛的应用，特别是在汽车产业中。在汽车工业中应用铝合金可以减轻汽车的重量，是汽车变轻，提高汽车的机械能，减轻耗油量，节约资源，同时还能达到保护环境的效果。 1.2铝合金的特点及应用 铝合金具有质轻、密度小、耐腐蚀、美观等特点，同时铝合金还可回收、可表面处理，这些在汽车工业中有广泛应用。铝合金具有很高的强度，有的强度甚至高于钢。铝合金广泛的应
镁合金热处理工艺及研究现状
镁合金热处理工艺及研究现状 摘要：镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的电磁屏蔽性、减振性能和散热性能，是最轻的结构金属材料之一，在航空航天领域具有广泛的应用前景。本文综述了镁合金热处理工艺及其研究现状。 关键词：镁合金热处理研究现状 多数镁合金都可通过热处理来改善或调整材料的力学性能和加工性能。镁合金能否通过热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。 镁合金热处理强化的特点是：合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢，因此固溶和时效处理时需要保持较长的时间。另外，镁合金在加热炉中应保持中性气氛或通入保护气体以防燃烧。 一、退火 退火可以显著降低镁合金制品的抗拉强度并增加其塑性，对某些后续加工有利。变形镁合金根据使用要求和合金性质，可采用高温完全退火（O）和低温去应力退火（T2）。 完全退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工。完全退火时一般会发生再结晶和晶粒长大，所以温度不能过高，时间不能太长。当镁合金含稀土时，其再结晶温度升高。AM60、AZ31、AZ61、AZ60 合金经热轧或热挤压退火后组织得到改善。去应力退火既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭中的残余应力。 二、固溶和时效 1、固溶处理 要获得时效强化的有利条件，前提是有一个过饱和固溶体。先加热到单相固溶体相区内的适当温度，保温适当时间，使原组织中的合金元素完全溶入基体金属中，形成过饱和固溶体，这个过程就称为固溶热处理。由于合金元素和基体元素的原子半径和弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变。由此产生的应力场将阻碍位错运动，从而使基体得到强化。固溶后屈服强度的增加将与加入溶质元素的浓度成二分之一次方比。 根据Hmue-Rothery规则，如果溶剂与溶质原子的半径之差超过14%～15%，该种溶剂在此种溶质中的固溶度不会很大。而Mg的原子直径为3.2nm，则Li，Al，Ti，Cr，Zn，Ge，Yt，Zr，Nb，Mo，Pd，Ti，Pb，Bi等元素可能在Mg中会有显著的固溶度。另外，若给定元素与Mg的负电性相差很大，例如当Gordy定义的负电性值相差0.4以上（即∣xMg－x∣>0.4）时，也不可能有显著的固溶度。因为此时Mg和该元素易形成稳定的化合物，而非固溶体。 2、人工时效 沉淀强化是镁合金强化(尤指室温强度)的一个重要机制。在合金中，当合金元素的固溶度随着温度的下降而减少时，便可能产生时效强化。将具有这种特征的合金在高温下进行固溶处理，得到不稳定的过饱和固溶体，然后在较低的温度下进行时效处理，即可产生弥散的沉淀相。滑动位错与沉淀相相互作用，使屈服强度提高，镁合金得到强化： Tyield=(2aGb)/L+τ a （1） 式中Tyield为沉淀强化合金的屈服强度；τa为没有沉淀的基体的屈服强度；(2aGb/L)为在沉淀之间弯出位错所需的应力。 由于具有较低的扩散激活能，绝大多数镁合金对自然时效不敏感，淬火后能在室温下长期保持淬火状态。部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固溶处理而是直接进行人工时效。这种工艺很简单，可以消除工件的应力，略微提高其抗拉强度。对Mg-Zn系合金就常在热变
镁合金切削加工要点
镁合金切削加工要点 1．引言 自20世纪90年代初开始，国际上主要金属材料的应用发展趋势发生了显著变化，钢铁、铜、铅、锌等传统材料的应用增长缓慢，而以镁合金为代表的轻金属材料异军突起，以每年20%的速度持续增长。镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金成分不同主要分为Mg-AI-Zn-Mn系、Mg-AI-Mn系和Mg-AI-Si-Mn系、Mg-AI-RE系、Mg-Zn-Zr系和Mg-Zn-RE系。 表1 镁的物理性能 密度（20℃）：1.738g/cm3；熔点：650℃；沸点：1107℃；熔化热：8.71kJ/mol；汽化热：134kJ/mol；比热熔(20℃)：102.5J/kg.K；线胀系数：25.2×10－6/K；热导率：155.5W/m.K；电阻率：44.5nΩ.m；电导率：38.6%IACS 2．镁合金的性能特点及应用现状 镁合金具有以下几方面的特点： (1)重量轻：镁合金的比重约1.7，为锌的1/4，钢的1/5，甚至比铝合金(比重约2.7)的比重也轻1/3。 (2)镁合金具有的“高强度、重量轻”特性使其可在钢、铸铁、锌合金甚至铝合金的传统应用中取代上述材料。 (3)优良的导热性、相对于工程塑料极佳的吸震性，较佳的机械强度、抗冲击性及耐磨性。 (4)抗EMI电磁波：镁合金为非磁性金属，电磁遮蔽性能优良。 (5)尺寸稳定性高：不易因环境温度变化及时间而改变。 (6)可回收：镁合金具有100%完全回收的特性，更符合当今环保要求。 (7)机械加工特性：如果设镁切削所需动力为1，则铝是1.8，黄铜是2.3，铸铁是3.5；且比重轻，切削惯性小，可高速切削。 镁合金的主要用途在于轻量化。目前镁合金压铸品的应用产业以汽车零组件为主，约占80%以上，其次为3C产业，其它如自行车、器材工具、运动用品及航天国防也都在其应用范围之内(见表2)。
航空航天镁及镁合金应用
“航空航天、交通运输用高强镁合金加工材”类中，关键领域“航空航天”此方向下，具体产品（技术）名称中3类铸件锻件、挤压变形材、板带材，我公司是否有能力按照“产品（技术）要求”进行生产，并按照产品（技术）要求中的指标能生产的具体产品名称或方向各是哪些。 一．镁合金锻件运用领域 在大多数工程应用中，通常要求零件拉伸性能具有各向同性。因此，必须对镁合金铸锭坯进行不同方向的镦粗。使用三轴锻造可以控制镁合金三个方向上的镦粗过程，能有效避免各向异性。采用上述工艺可制备出的镁合金锻件，已成功地应用于航空、汽车等工业领域。比如，直升机及赛车发动机用镁合金锻件、直升机用镁合金锻件、箱罩用镁合金锻件，镁合金轮毂这些部件能承受极高的静态和动态交变载荷，并长期服役高温环境中。 二．锻造用典型镁合金 1.几种常用变形镁合金牌号和机械性能及其在航空领域的应用
锻造常用镁合金是Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-Mn 系，其他的还有Mg-Th、Mg -Re -Zn -Zr 和Mg-Al-Li 系等。 Mg-Al-Zn系合金一般属于中等强度、塑性较高的变形材料。按照ASTM标准，该系中常用的镁合金有AZ31B、AZ61A、AZ80A，我国与此相当的牌号分别是MB2、MB5、MB7。但是，Mg-A1-Zn系合金铸锭的实际晶粒尺寸不适于铸造后直接锻造，因此锻造前有必要对铸锭进行预挤压，以获得合乎要求的细晶组织，提高合金的可锻性。早在上世纪90年代李相容基于MB2制订出了镁合金的合理锻造工艺规范，随后国内很少有利用该系镁合金研制或生产镁锻件的报道。据悉俄罗斯已拥有用成套镁合金熔炼锻造生产线专利及专有技术，进行MA2—1(相当于我国牌号的MB3)镁合金锻造汽车轮毂和摩托车轮毂生产。 MB2是Mg-Al-Zn系不可热处理强化的变形镁合金。合金在室温下工艺塑性差，高温时塑性好，因此合金的压力加工工序必须在加热状态下进行。合金的切削加工性能、焊接性能良好，应力腐蚀倾向小，耐蚀性能较好。该合金可加工成形状复杂的锻件和模锻件，
铝锂合金
锂 1发现历史 第一块锂矿石，透锂长石（LiAlSi?O??）是由巴西人Jozé Bonifácio de Andralda e Silva 在名为Ut?的瑞典小岛上发现的，在18世纪90年代。当把它扔到火里时会发出浓烈的深红色火焰，1817年由瑞典科学家阿弗韦聪分析了它并推断它含有以前未知的金属，他把它称作锂。他意识到这是一种新的碱金属元素。然而，不同于钠的是，他没能用电解法分离它。1821年William Brande电解出了微量的锂，但这不足以做实验用。直到1855年德国化学家Robert Bunsen和英国化学家Augustus Matthiessen电解氯化锂获才得了大块的锂。锂在地壳中的含量比钾和钠少得多，它的化合物不多见，是它比钾和钠发现的晚的必然因素。 锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。 金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，密度0.534克/厘米3，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。 锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。 锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。
2含量分布 在自然界中，主要以锂辉石、锂云母及磷铝石矿的形式存在。 锂在地壳中的自然储量为1100万吨，可开采储量410万吨。2004年，世界锂开采量为20200吨，其中，智利开采7990吨，澳大利亚3930吨，中国2630吨，俄罗斯2200吨，阿根廷1970吨。 锂号称“稀有金属”，其实它在地壳中的含量不算“稀有”，地壳中约有0.0065%的锂，其丰富度居第二十七位。已知含锂的矿物有150多种，其中主要有锂辉石、锂云母、透锂长石等。海水中锂的含量不算少，总储量达2600亿吨，可惜浓度太小，提炼实在困难。某些矿泉水和植物机体里，含有丰富的锂。如有些红色、黄色的海藻和烟草中，往往含有较多的锂化合物，可供开发利用。中国的锂矿资源丰富，以中国的锂盐产量计算，仅江西云母锂矿就可供开采上百年。 3物理性质 银白色金属。质较软，可用刀切割。是最轻的金属，比所有的油和液态烃都小，故应存放于液体石蜡、固体石蜡或或白凡士林中(在液体石蜡中锂也会浮起)。 锂的密度非常小，仅有0.534g/cm3，为非气态单质中最小的一个。 因为锂原子半径小，故其比起其他的碱金属，压缩性最小，硬度最大，熔点最高。 温度高于-117℃时，金属锂是典型的体心立方结构，但当温度降至-201℃时，开始转变为面心立方结构，温度越低，转变程度越大，但是转变不完全。在20℃时，锂的晶格常数为3.50?，电导约为银的五分之一。锂容易的与铁以外的任意一种金属熔合。锂的焰色反应为紫红色。 同位素 锂共有七个同位素，其中有两个是稳定的，分别是Li-6和Li-7，除了稳定的之外，半衰期最长的就是Li-8，它的半衰期有838毫秒，接下来是Li-9，有187.3毫秒，之后其他的同位素半衰期都在8.6毫秒以下。而Li-4是所有同位素里面半衰期最短的同位素，只有 7.58043×10-23秒。
镁合金的强化处理方法研究_丁亚茹
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251镁合金的强化处理方法研究X 丁亚茹,韩建民 (北京交通大学,北京 100080) 摘 要:研究了镁合金的强化处理方法。不同元素对镁的影响不同,通过加入不同的元素得到不同性能的镁合金;有些合金元素加入后形成固溶体,起到固溶强化。有些元素可析出第二相,起到第二相强化作用。 关键词:镁合金;固溶强化;第二相强化 中图分类号:T G166.4 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0101—02 工业纯镁强度很低,不能满足在结构材料使用时的性能要求,那么,就要通过一些方法来提高镁的性能。其中,最常用的手段是可以通过合金元素的加入,起到固溶强化和析出强化来提高镁的性能。 1 合金元素的固溶强化 合金元素的固溶强化是指将镁基体中溶入合金化元素,所添加的合金元素原子替换晶格点阵上的镁原子,形成固溶体,引起晶格畸变使镁金属强化。 形成固溶体的基本条件:原子半径和镁相差小于15%,Li、Al、T i、Cr、Zn、Ge、Z r、Nb、Mo、P d、Ag、Cd、In、Sn、Sb、T e、Nd、W、Re、P t、Au、Hg、P b及Bi 等元素皆可与镁形成固溶体。 形成无限固溶体的条件:原子半径和镁相差小于15%、与镁具有相同的原子价、与镁的晶体结构相似,Cd和Z n可与镁元素形成无限固溶体[2]。 合金元素原子可以阻碍镁原子的自扩散,使镁合金的弹性模量增大,镁合金的熔点也随之增大,镁的抗蠕变性能升高。 2 合金元素的析出强化 位错和第二相交互作用形成第二相强化,一般情况下第二相强化比固溶强化效果更加显著。第二相强化可分为析出强化和弥散强化。析出强化是通过相变热处理获得的,也称沉淀强化;弥散强化是通过粉末烧结获得的。 2.1 析出强化[3] 析出强化是金属在过饱和固溶体中溶质原子产生偏聚,由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而产生的一种强化。析出相阻碍了位错的滑移与运动,滑移位错间也可相互作用,阻碍彼此相对运动,从而提高了屈服强度。析出相还必须具有合适的尺寸、形状及物理性质,同时,与集基体间的界面性质也是关键因素。镁合金加入合金元素后会析出第二相,阻碍位错的滑移与运动,滑移位错间也可相互作用,阻碍彼此相对运动,从而提高了屈服强度。 起到析出强化作用的合金元素需要满足的条件:1高温下,合金化元素具有足够大的固溶度,且其固溶度随着温度的降低而减小。这样,随着温度的降低,才可逐渐析出第二相;o在基体中的合金化元素扩散速度不宜太快,这样可以减少位错的攀移;?镁的含量在析出相中所占比例足够大。在析出第二相时,镁元素析出的较多,合金用量降低。 2.2 弥散强化[4] 弥散强化的强化机制和析出强化相似,也是析出第二相,阻碍位错的滑移和攀升。析出强化的第二相是在固相中析出的,而弥散强化的析出相颗粒是在合金凝固过程中产生的,即从液相中析出。这些弥散强化相熔点高,且不溶于基体,具有优良的热力学稳定性。 在室温下,位错滑移受到弥散析出的颗粒相阻碍,将合金的性能提高;在高温下,析出相逐渐变得软化粗大,这就导致其失去了部分强化效果,却依然能阻止位错的移动,使合金依然具有较高的力学性能。 3 不同合金元素的强化作用[5] 3.1 铝元素 铝在固态镁合金中的溶解度较大,最大的固溶度可达到12.7%。温度改变时,铝的固溶度会随之改变,温度越低,固溶度越小,达到室温后,其固溶度只有2.0%左右。合金加入铝元素后,其可铸造性得以改善,进而铸件的强度得以提高。但是,晶界上析出了Mg17Al12,使合金的抗蠕变性能降低。特别是AZ91合金中Mg17A l12的析出量很高。铸造镁合金中,铝含量达到7%～9%。而变形镁合金中,铝含量一般可以控制在3%～5%。铝含量越高,耐腐蚀性越好,但应力腐蚀敏感性而增大。 3.2 锌元素 ? 101 ? X收稿日期:2011-11-28 作者简介:丁亚茹(1981-),女,内蒙古呼和浩特市,主要从事铝电解生产、氧化铝溶出等方面的研究。