MB15镁合金组织及性能分析

２００７年第１１期　内蒙古石油化工　５９　ＭＢ１　５镁合金组织及性能分析　戴丽娟　，张　瑞　，刘　霞。　（１．包头职业技术学院材料工程系；２．北方重工集团理化室，内蒙古包头０１４０３０）　摘要：分析了ＭＢ１５镁合金在不同变形速率下组织和力学性能的变化规律。　关键词：镁合金；变形速率；变形温度　前言　的变形速率，对ＭＢ１５镁合金的变形行为、显微组织　ＭＢ１５合金是镁——锌——锆合金，其化学成　和力学性能影响进行了分析，对于优化生产工艺，提　分见表１；它主要用于制造飞机发动机，作为高温铝　高产品质量以及寻找适宜镁合金的成型工艺提供了　合金和钛合金的替代材料。由于镁合金的高温强　一定的帮助。　度，蠕变性能较低，限制了镁合金在高温的应用。另　１实验方法　外镁合金的常温力学性能，特别是强度和塑韧性有　ＭＢ１５镁合金的试样为常温下的冲击试样，冲　待于进一步提高。在镁加入合金元素锆可以细化晶　击速率依次为０．０００１、０．００１、０．０１、０．１、１ｓ一１，并　粒，从而改善镁合金的屈服强度和延展性，而且其高　测定了维氏显微硬度值，制备了金相试样，腐蚀剂为　温性能也得到很大的提高，由过去的１５０℃提高到　２　草酸水溶液加适量的硝酸。　３００℃。　’　２实验结果分析　但由于镁为密排六方结构，滑移系比较少，塑性　表１　合金的主要化学成分　表　‘　加工能力较差，大部分镁合金都采用铸造成型，较少　采用锻压、轧制、挤压等塑性成型方法加工［１］，这在　很大程度上限制了的应用，与目前较成熟的生产技　术（如常规合金的传统的铸造工艺）以及一些正在发　展的技术（如提高抗蠕变性能技术、先进的薄壁铸造　技术和触变铸造技术）相比，镁合金的挤压与轧制等　Ｓ～０．０００１　０．００１　０．０１　０．１０　１　塑性变形技术更具挑战性。为此本文通过采用不同　Ｈ　Ｖ　１２７　１５８　１７０　１６３　１４８　煤火使自然生态环境遭到严重破坏，煤田地表　进行局部火区治理，效果较为显著。治理后８０　的　大面积塌陷下沉，地裂缝成群成带出现，不仅给煤层　火区火势得到了控制，６０　以上的火区达到了熄灭　自燃提供了氧气通道，而且加剧了煤田地表的沙化。　的标准。　煤田大火烧毁了宝贵的煤炭资源，据不完全统计，历　４结论ｒ　年来已损失煤炭资源３０２６万吨，有５０８７万吨变成　地下煤火的预测与防治，直接关系到人类赖以　了呆滞煤量，特别是近几年每年损失的煤炭在１００　生存的地球环境，关系到矿山企业资源合理有效利　万吨以上。乌达矿业公司是神华集团所属的困难企　用，同时也是煤矿安生生产的重要保障。治理煤田大　业之一，面对燃烧如此强烈、面积如此大的煤田火　火功在当代，利在千秋。保护资源，保护生态环境，实　区，已为此竭尽全力。从２００２￣２００６年，已累计投入　现可持续发展的战略目标，已成为所有人的共识。因　３０００万元，对目前影响生产的Ｉ、Ⅱ、ＶＩ、Ⅶ、ＸＩ号火　此，我们必须清醒认识到这一问题的重要性，采取科　区进行治理。主要采用了地面黄土覆盖、注水降温、　学的煤火预测方法，切实可行的煤火防治技术，努力　打钻孔注黄泥浆、有机高分子复合胶体、罗克休泡沫　使煤田大火造成的损失减少到最低程度。　材料、玛丽散固结材料和矿用固化泡沫材料等方法　收稿日期：２００７－－０７－－２２　作者简介：戴丽娟，（１９６３一），女，副教授，包头职业技术学院材料工程系。　维普资讯 http://www.cqvip.com

６Ｏ　表３　力学性能　内蒙古石油化工　２ＯＯ７年第１１期　表２为常温下的冲击试样不同变形速率下测定　的硬度值，表３为ＭＢ１５镁合金的力学性能，图１为　ＭＢ１５镁合金的铸态组织，图２，图３为变形后的金　相组织。　图１铸态组织５００Ｘ图　２变形后的组织５００Ｘ，　变形速率０．Ｏｌ／ｓ，　图３变形后的组织５ＯＯＸ　变形速率０．１／ｓ　在镁中加入少量锆，可以细化晶粒，减少热裂　孪晶多的试样其硬度值相应的也比较高，见表一２；也　倾向，提高力学性能。力学性能见表３。锆的化学活　泼性高，易与其他元素如铝、硅、铁、锡、镍和锰等元　素形成难熔金属间化合物，而丧失锆的细化晶粒作　用，因此，加锆的镁合金不能同时加入上述元素。锆　能够细化晶粒的原因是：在液态镁中锆的溶解度随　温度降低而减少，在凝固过程中，锆首先以ａ—ｚｒ结　晶析出，其点阵结构与镁相似，起非自发形核作用从　而能够细化晶粒。在镁合金中加入０．５－－－０．８　ｚｒ　时，其细化晶粒作用的效果最好。此外，锆还能够提　高镁合金的熔点，改善高温性能和耐蚀性。　。　对ＭＢ１５镁合金做不同变形速率的冲击试验并　测定了其硬度值见表２，在显微镜下观察ＭＢ１５镁　合金变形后的金相组织发现与ＡＺ３１镁合金。　的组　织有很大的区别，ＭＢＩ５镁合金组织中的晶粒都是　等轴晶粒，没有发现长条状的晶粒，而且没有变形　带，晶界也很宽，晶粒也很粗大，也就是说ＭＢ１５镁　合金发生变形时并没有产生滑移，而是形成了孪晶，　如图２、３所示。在一般的冷挤压以及温挤压时，沿挤　压方向的晶粒应该是拉长的，但实际情况是沿挤压　方向的晶粒是等轴晶粒，这说明在挤压过程中发生　了动态再结晶。　同组试样比较可以看出，组织中晶粒的大小和　数量都没有太大的变化，只是随着变形速率的增加　晶粒内孪晶的数量逐渐的增加，但仍能发现变形速　率大的试样其晶粒尺寸较小一些。从理论上来讲，　就是说变形速率越大，其硬度值越高。但是从所测定　的硬度值发现，当硬度值达到一定数值以后不再继　续增加，而是有所降低，说明试样的应力有极限值，　当试样的应力超过这个极限值时，就会发生应力被　释放或试样破碎的现象。　通过表２可以看出，在应力允许的情况下，不同　变形速率下测定试样的硬度值不同，随着变形速率　的增加，硬度值也是逐渐的增加，但前后者的硬度相　差较大，这说明硬度值的大小不仅受孪晶的影响，而　且也受形变强化的影响，影响的结果还比较大。当逐　渐增加变形速率时，硬度值并不是逐渐增加，表明在　变形过程中形变强化达到一定程度后再增加就会被　释放ｉ表现为硬度值降低。　３结论　３．１　ＭＢＩ５镁合金在变形过程中发生的是孪生变　形。　３．２其硬度值随着变形温度和变形速率的逐渐增　加先是逐渐的升高然后降低。　（参考文献］　［１］郭鸿镇．合金钢与有色金属锻造［Ｍ］．西北工　业大学出版社，１９９８．　［２］金属材料学．包头职业技术学院．　［３］戴丽娟．ＡＺ３１镁合金形变后组织和性能分析　口］．包头职业技术学院学报，２００５，（４）．　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ＭＢ１５　ｍａｎｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｉｓ　ｄｅｆｏｒｍｅｄ　ＤＡＩ　１ｉ—ｊｕａｎ　，ＺＨＡＮＧ　ｒｕｉ　，ＬＩＵ　ｘｉａ。　（１．Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂａｏｔｏｕ　ｖｏｃｒｔｉｏｎａｌ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｏｌｌｅｇｅ；　２．ｎｏｒｔｈ　ｈｅａｖｙ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｃｅｎｔｅｒ　ｒｏｏｍ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｂａｏｔｏｕ　Ｏ１４Ｏ３Ｏ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｏｆ　ＭＢＩ５　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｉｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒａｔｅ　ａｂｏｕｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ｍａｙｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ；ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．