ZM1镁合金化学成分及力学性能
2019-12-27 10:03 浏览：次
Mg-Zn-Zr合金也是一种常见的铸造镁合金。其力学性能与Zn含量间的关系如图2-29所示，Zn含量升高到6%，强度达极大值，Zn再升高强度亦不增加，但8值却强烈降低，得不偿失。因此，工业用Mg-Zn-Zr合金的Zn含量均在3.5%~6.5%范围以内，详见表2-88所示。
ZM1是简单的三元Mg-Zn-Zr合金，只有3.5%~5.5%Zn和0.5%~1.0%Zr，组织是a+MgZn相，还有少量Zn-zr化合物（Zn2Zr3或ZnZr）。一般采用T1处理，不经淬火，直接在（175 ± 5）℃时效28~32 h或在195℃时效16h.
ZM1镁合金另一重要优点是对铸件壁厚和显微疏松敏感性低，铸件的性能与试样接近。适于铸造强度和屈服强度要求高，并且耐高冲击负荷的零件。
ZM1的主要缺点是铸造性能差，氧化和热裂倾向比Mg-Al-Zn合金高，焊接性能也比较差。为了弥补这些缺点，向ZM1合金中添加RE，又发展了Mg-Zn-RE-Zr系合金ZM2和ZM8。
ZM1合金化学成分。ZM1合金的化学成分及杂质含量见表2-91
ZM1合金化学成分。ZM1合金的化学成分及杂质含量见表2-91
（2）热处理制度。按HB5462-1990（镁合金铸件热处理》的规定。时效：（175±5）℃保持28-32 h，空冷或（195±5）℃保持16h空冷。
（3）熔炼与铸造工艺：
1）合金的熔炼和浇注应在同一堆坞内进行。如采取熔炼坩埚转注金属液到铸造堆竭的工艺，则会造成合金中错的损失。错的加入是在合金液升温到780～800℃时，以镁一错中间合金形式加人。经彻底搅拌后对合金进行精炼。要用足够的熔剂来控制合金的氧化燃烧。
2）合金制备过程中要防止铝、铁、硅、锰等元素沾污合金，因为这些元素会妨碍错的晶粒细化效果。
3）由于错的溶解度低，且易与各种杂质元素形成化合物而损失，铬的加入量必须为合金中所要求含错量的3~5倍。
4）该合金晶粒的细化程度与合金中的溶解结含量密切相关，所以熔炼技术和温度控制是极为重要的。
（4）ZM1合金的物化性能。ZM1合金的熔化温度范围为560-640℃。热导率见表2-92，比热容和线膨胀系数见表2-93。密度为1.82 g/cm3，20℃时电阻率p=62 ZM1合金无磁性，在空气中燃点为400℃以上。
熔融镁合金与水接触会产生剧烈反应。
（5）ZM1合金的力学性能。ZM1合金部分室温力学性能见表2-94，典型室温拉伸性能见表2-95，典型低温、高温拉伸性能见表2-96.
高温持久和高温蠕变性能分别见表2-97和表2-98。室温疲劳强度（N=2x 10000000），74 MPa，室温弹性模量E=42 GPa，切变模量G=17 GPa，泊松比p=0.35，
（6）ZM1合金的组织结构。ZM1合金的相变温度：液相线温度为640℃，固相线温度为550℃。组织结构：铸态组织为a-Mg固溶体沿晶界分布少量MgZn块状化合物，晶界和富锌区分布有微粒状MgZn化合物沉淀，常有可见的晶内偏析。时效处理后，晶粒内部析出沉淀物。在铸件厚大部位冷却速度缓慢时，可能形成ZnZr2化合物密度偏析。
（7）ZM1合金的耐腐蚀性能。镁在干燥空气中有很好的耐蚀性，但在潮湿空气、水（尤其是海水）中的化学性是不稳定的，与大多数无机酸相互作用剧烈。在工业气氛中，镁的耐腐蚀性与中碳钢相近。镁的氧化膜不致密，故须经表面处理后，方可在大气条件下长期使用。镁合金对硒酸、氟化物、氢氟酸作用稳定，形成不溶性盐。与铝相反，镁合金不与苛性碱相互作用，在汽油、煤油、润滑油中也很稳定。镁是负电性最高的金属之一，不允许与铝（铝-
镁合金除外）、铜合金、钢等零件直接接触装配，否则将导致电化学腐蚀。
铁、硅、铜、镍、氯化物和其他夹杂物以及某些铸造缺陷会降低镁合金的腐蚀稳定性。合金中的错可消除杂质的有害作用并细化晶粒，从而大大提高合金的耐腐蚀能力。
（8）ZM1合金的工艺性能与工艺特点。
1）成形性能：
铸造温度：705-815℃。
铸件是有较高的和均匀的力学性能，显微疏松降低铸件性能的程度比ZM5合金为轻。
铸造性能 用浇铸试棒长度的方法测定流动性为182 mmo凝固时形成显微疏松的倾向较大，但随合金成分中锌含量的降低而稍有减轻。锌在下限时，显微疏松由分散趋向集中。热裂倾向性试验测定的第一个裂纹是在环的宽度为25-27.5mm处形成。线收缩率为
1.5%。
2）焊接性能 该合金焊接性能较差，不宜补焊。
3）零件热处理工艺 合金铸件仅采用时效处理。
4）表面处理工艺：
铸件表面应经化学氧化处理，使其表面形成一薄层防护层。在处理之前铸件必须经喷砂、除油处理
根据零件的不同用途，在氧化处理后进行涂油或涂漆保护。
5）切削加工及磨削性能 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下，并以很高的速度进行切削加工。切削掉-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。
（9）品种规格与供应状态：
1）铸件采用砂型铸造工艺或金属型铸造工艺生产
2）人工时效（T1）状态下应用。
（10）应用。ZMI合金主要用于多种飞机机轮铸件，并可广泛用作飞机和各种机械的受力结构件。
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