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ZM3镁合金化学成分、力学性能和用途

2019-12-28 09:49  浏览:

ZM3镁合金化学成分与高低温力学性能见下表:

(1)ZM3合金化学成分。ZM3合金的化学成分及杂质含量见表2-109

(2)ZM3合金的热处理制度。ZM3合金通常为铸态,热处理制度主要是退火,退火制度是(325±5)℃保温3~5h,空冷。(3)ZM3合金的熔炼与铸造工艺:1)合金的熔炼在焊接的低碳钢堆埚中进行。含锆合金的熔炼工艺不同于含铝的镁合金,应和浇注在同一堆埚内进行,转注到另一堆埚进行浇注的方法会使锆含量损失。合金熔炼在熔剂覆盖中进行,这种熔剂由氯化物、氟化物所组成。合金化过程中应避免将稀土金属在液面上空气中升至高温,应避免将稀土金属移出液面使其氧化而烧损。锌的烧损可忽略不计,而稀土的烧损则视熔铸操作情况而变,一般为10%-15%,锆以锆的质量分数大于25%的镁一锆中间合金形式加入。精炼期间在金属液面撒以不含氯化镁的特种熔剂。因普通熔剂中的氯化镁会与稀土金属化合,形成稀土氯化物从金属液中沉淀出来,使稀土损失。浇注前静置15-20 min,让熔剂与金属分离和不溶化合物沉淀。然后降至要求的温度浇铸铸件。坩埚底部必须剩留15%~20%合金熔液,以免将坩埚底部的渣泥、熔剂和不溶告等浇入铸型。
2)合金制备过程中要防止铝、铁、硅、锰等元素沾污合金,因为这些元素妨碍锆的晶粒细化效果。
3)由于锆的溶解度低,且易与各种杂质元素形成化合物而损失,锆的加入量必须为合金中所要求含锆量的3~5倍。
4)晶粒的细化程度与合金中溶解锆的含量密切相关,同时锆的含量对合金的拉伸性能有着极其显著的影响,所以熔炼技术和温度控制是极为重要的。
(4)ZM3合金的物理性能。ZM3合金无磁性;熔化温度范围为590-645℃;100~300℃时,热导率=117 W/cm.℃;密度Y=1.80 g/m 20℃时,电阻率p=73 n0.mo ZM3合金的比热容和线膨胀系数分别见表2-110和2-111

(5)ZM3合金的化学性能。ZM3合金在空气中燃点为400℃和400℃以上,但燃烧的难易程度还与材料本身的尺寸和开关有关。细小颗粒与粉尘状态的镁极易燃烧。机械加工和锯切时产生的细屑较大,着火的危险程度也低于粉末,但切屑一旦加热到燃点以上就容易燃烧。厚大截面的镁合金只有延长加热后才能燃烧。
(6)ZM3合金的组织结构。ZM3合金在铸态下组织为a-Mg固溶体和分布在晶界上的块状化合物所组成。在较深腐蚀情况下,可发现错的晶内偏析。错含量较高则合金晶粒度细,化合物在枝晶内的倾向就小。在325℃温度下,退火3-5h之后,部分化合物以小质点从晶内析出。
(7)耐腐蚀性能。ZM3镁合金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,镁合金不与氢氧化钠相互作用,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,不允许与铝合金(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、铜、镍、硅、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。合金中的错可以细化晶粒,并消除杂质的有害作用,大大提高合金的耐腐蚀能力,见图2-31

(8)ZM3合金的力学性能。ZM3合金室温的弹性模量E=44 GPa;切变模量G=16 GPa;泊松比4=0.31;温的剪切强度r=118 MPa;室温缺口敏感系数oH/ob= 1.0;室温硬度为HBSS;U形缺口试样室温冲击韧性aku=25 k/m;光滑试样,N=2x10"周,旋转弯曲疲劳极限o-1=69 MPa,室温和高温拉伸性能见表2-112
(9)ZM3合金的工艺性能:
1)成形性。ZM3合金具有优良的铸造工艺性,铸造温度720~800℃。合金充型性良好,用浇铸试棒长度的方法测定流动性为300 nm合金凝固时无形成显微疏松的倾向。热裂倾向性试验测定的第一个裂纹是在环的宽度为12.5~15 mm处形成。线收缩率为1.3%。

2)焊接性能。合金可用氩弧焊焊接,补焊工艺性能良好。焊后应消除内应力,焊后应经内部质量和表面裂纹检查。
3)零件热处理工艺。合金仅在必要时经退火处理。
4)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,用或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。(10)表面处理工艺:
1)铸件表面应经化学氧化处理,使其表面形成一薄层防护层。在化学氧化处理之前铸件必须经吹砂、除油处理。
2)根据零件的不同用途,在氧化处理后进行涂油或涂漆保护。
(11)品种规格与供应状态。铸件主要采用砂型铸造工艺生产,也可采用金属型铸造。铸件在铸态下应用,必要时进行退火处理以消除内应力。
(12)应用概况与特殊要求:
1)ZM3合金已用于喷气涡轮发动机的压气机匣、离心机匣等。还可广泛用于发动机、附件、各种机匣、壳体等零件。
2)ZMB合金的抗拉强度能保持至250℃,高于此温度则开始下降。
镁合金棒材