ZM5镁合金化学成分及力学性能
2019-12-28 10:29 浏览:次
Mg-Al合金是常用Mg合金的基础,Al在Mg中有高的溶解度(达12.7%以上),并有明显的溶解度变化,时效硬化效应较明显。Mg-Al合金中添加其他合金元素,可以获得不同系列的合金,获得了广泛的应用。
Mg-Al-Zn合金是在Mg-Al合金的基础上形成的一种高强度铸造镁合金,有较高的室温强度和铸造性能,但耐热性能差,工作温度不能超过150℃。
ZM5合金是一种典型Mg-Al-Zn合金,其化学成分列于下表中:
ZM5与美国的AZ81(Mg-8Al-0.5Zn)合金相当,是唯一的国产Mg-Al-Zn系合金,也是应用最广的一种铸造镁合金。适于砂模和压铸法铸造各种零件,韧性好,气密性高。国外还用含Zn量更高的AZ63(Mg-6AL-32n)和高Al合金AZ91
ZM5合金的砂型和金属型铸件,主要以T4或T6状态供应使用;而压铸件只在铸态(F)下应用。该合金也可А其他铸造І艺i生产铸件,铸件尺寸一般也不受限制。
ZM5与美国的AZ81(Mg-8Al-0.5Zn)合金相当,是唯一的国产Mg-Al-Zn系合金,也是应用最广的一种铸造镁合金。适于砂模和压铸法铸造各种零件,韧性好,气密性高。国外还用含Zn量更高的AZ63(Mg-6AL-32n)和高Al合金AZ91
(Mg-9AL-0.5Zn),这两种合金室温强度和塑性高,后者还有较高的疲劳强度,所以用途比Mg-Al系二元合金(AZ80)广。Mg-AL-Zn系合金(AZ81)可代替铸铁生产摩托车的曲轴箱,能减轻50kg重量,是节能的好材料。
ZM5能进行T4和T6处理,淬火温度410-420℃,,T.= 175-200 +5℃,16 h或8 h。 T6的强度,尤其是屈服强度比T4高,但塑性明显降低(表2-72),应根据零件的要求选择热处理制度。例如,发动机零件要求组织性能有高的稳定性,选用T6较好,要求塑性高的飞机零件,则应选择T4制度。
ZM5合金的砂型和金属型铸件,主要以T4或T6状态供应使用;而压铸件只在铸态(F)下应用。该合金也可А其他铸造І艺i生产铸件,铸件尺寸一般也不受限制。
ZM5合金的熔化温度范围为430~600℃;热导率入=7.85 W/(m.℃);比热容c= 1047J/(kg.℃)(20~ 100℃);密度p=1.81 g/cm3;线膨胀系数见表2-73;电阻率见表2-74;无磁性。
ZM5合金的化学活性大,在空气中的燃点为400℃以上,与材料尺寸和形状有关。熔融镁合金与水接触会产生剧烈反应,危险性比较大。
ZM5合金的耐蚀性能比较差,但用高纯镁与控制杂质含量(特别是铁、铜、镍、硅、氯化物等)可大幅提高其耐腐蚀性能。表2-75为ZM5合金腐蚀试验后的强度损失。
ZM5合金铸件的室温硬度值见表2-76;高温硬度值见表2-77;典型的室温拉伸性能见表2-78,高温拉伸性能见表2-79;室温压缩性能见表2-80;室温冲击韧性见表2-81;高温持久强度极限见表2-82;高温蠕变强度极限见表2-83;旋转弯曲疲劳极限见表2-84;高温疲劳极限见表2-85;弹性模量和切变模量分别列于表2-86和表2-87中;泊松比为0.34.
ZM5合金铸态组织是由a-Mg固溶体及沿晶界不连续网状分布的Mg17Al12块状化合物所组成。由于组织高度偏析,化合物也分布于晶粒的枝晶网间。化合物的大小、数量和形状与凝固时的冷却速度有关。固溶处理后,化合物溶入固溶体,其组织为具有轮廓分明的晶粒组织,在某些晶界交接处有少量块状化合物残余。如冷却速度缓慢,则可能在晶界上有某些片状沉淀。时效引起固溶体的分解,沉淀出细小魏氏体型组织,而165℃或更高温度下时效处理晶界出现较粗片状沉淀物。
ZM5合金铸件的室温硬度值见表2-76;高温硬度值见表2-77;典型的室温拉伸性能见表2-78,高温拉伸性能见表2-79;室温压缩性能见表2-80;室温冲击韧性见表2-81;高温持久强度极限见表2-82;高温蠕变强度极限见表2-83;旋转弯曲疲劳极限见表2-84;高温疲劳极限见表2-85;弹性模量和切变模量分别列于表2-86和表2-87中;泊松比为0.34.
ZM5合金铸态组织是由a-Mg固溶体及沿晶界不连续网状分布的Mg17Al12块状化合物所组成。由于组织高度偏析,化合物也分布于晶粒的枝晶网间。化合物的大小、数量和形状与凝固时的冷却速度有关。固溶处理后,化合物溶入固溶体,其组织为具有轮廓分明的晶粒组织,在某些晶界交接处有少量块状化合物残余。如冷却速度缓慢,则可能在晶界上有某些片状沉淀。时效引起固溶体的分解,沉淀出细小魏氏体型组织,而165℃或更高温度下时效处理晶界出现较粗片状沉淀物。
在金属补缩不足部分,晶界处有时出现显微疏松缺陷(显微孔洞)。
2MS合金工艺性能和使用性能都不错。
铸造温度范围为690~800℃,有良好的流动性,但凝固时易形成显微疏松,铸件气密性较差。
ZM5合金易于用氩弧焊进行补焊,补爆工艺性能良好。
ZM5合金铸件可进行各种热处理。固溶处理时热处理炉内的气氛应含有0.7%(不少于0.5%)So(每立方米的炉膛体积内须加人
0.5-1.5kg碗铁矿或硫化亚铁)或3%Co气体作为保护气氛,以保护镁铸件不致氧化燃烧。
ZM5合金铸件表面应经化学氧化处理,使其表面形成一薄防护层。在处理之前,铸件必须经吹砂、除油。根据零件的不同用途,在氧化处理后再进行涂油和涂漆保护。
ZM5合金具有优良的切削加工性能,可在较其他金属大的吃刀量,并以很高速度进行切削加工。切削掉一定量金属所需要的功率低于其他任何金属。切削加工时,用和不用切削液一般都不需磨削和抛光,即可得到极好的光洁表面。
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