Mg-RE和Mg-Th系耐热变形镁合金化学成分和力学性能

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2019-12-31 09:15 浏览：次

Mg-RE和Mg-Th系耐热变形镁合金

A概述

镁中加入稀土元素的作用主要是：

（1）能显著提高镁合金的高温强度和抗蠕变性能。Mg-RE系合金可以在150~250℃较长期工作或在250-300℃下短期工作。（2）能改善镁合金的铸造性能，减小产生显微疏松和热裂纹的倾向。

（3）能改善镁合金的焊接性能，并且有较高的焊缝强度。

（4）Mg-RE系合金的耐蚀性不亚于其他镁合金，一般无应力腐蚀倾向。用于镁的表面处理方法也可以用于镁-稀土合金来进行防腐处理。

Mg-RE系合金类型很多，这里主要介绍Mg-Mn-RE和Mg-Zn-Zr-RE两类变形合金。

Mg-Th系合金比Mg-RE系合金具有更高的耐热性，可以用于在300~400℃高温下工作的结构材料，是高速飞机、火箭、导弹等现代技术不可缺少的材料。

试验表明，稀土元素对镁的力学性能的影响基本是按镧、铈、富铈混合稀土（MM）、镨、钕的顺序排列，即随着原子序数的增加而增加。

表2-181为常用的稀土元素对镁的室温及高温力学性能的影响。

目前，国内外研究较多而且已经开始应用的Mg-RE系变形合金有：Mg-Mn-RE系（如MB14 ，MB12，S122等合金）及Mg-Zn-Zr-RE系（如S124，S128等合金），Mg-Mn-RE系合金的化学成分见表2-182.

B Mg-RE系变形镁合金的性能、品种和用途

（1）物理性能Mg-RE系变形镁合金的物理性能见表2-183.

（2）力学性能。Mg-Mn-RE合金及Mg-Zn-Zr-RE合金在室温和高温下的力学性能见表2-184~表2-191

（3）抗蚀性能。Mg-Mn-RE系合金与Mg-Mn系合金一样，具有良好的耐蚀性能（加镍的合金除外），无应力腐蚀倾向。

Mg-Zn-Zr-RE合金的耐蚀性与MB15合金相近。

（4）工艺性能。Mg-RE系合金的铸造性能一般较好。

Mg-RE合金在高温下有较好的塑性，可进行挤压、锻造及模锻等压力加工。当用Mg-Mn-RE合金生产板材时，由于热加工温度范围较窄，所以需采用小压下量多道次和重复加热的工艺制度。

含钕及钇的镁-锤合金可热处理强化。淬火加热温度为510~520℃，在空气中淬火，人工时效温度为（175±5）℃。

同MB15合金一样，Mg-Zn-Zr-RE合金一般是在热变形后，直接进行人工时效状态下使用。人工时效制度为（175±5）℃（Mg-Zn-Zr-Nd系）或（200±5）℃（ME-Zn-Zr-N-Y系）。对Mg-Zn-Z-RE系合金铸链进行均匀化退火时，能提高铸锭的塑性，但使材料的力学性能降低。

Mg-Mn-RE合金可进行氩弧焊接。

Mg-RE合金的切削加工性能良好。

（5）品种和用途。MB14合金用于生产棒材、锻件和模锻件，可制作在200℃以下使用的零件。

Mg-Mn-RE合金主要用于生产各种规格的板材，代替MB8合金做飞机蒙皮、壁板及其他在200℃以下长期使用及在250℃以下短期使用的结构件。

Mg-Zn-Zr-RE合金主要用于生产棒材、型材及各种锻件，可代替MB15合金用做200℃以下承受较大载荷的零件。

C Mg-Th系变形镁合金的性能、品种和用途

（1）化学成分与主要牌号。以Th做主要合金元素的变形镁合金比含稀土的镁合金具有更高的耐热性。目前研究和应用较小的Mg-Th系变形镁合有Mg-Th-Mn系、Mg-Th-Zr和Mg-Th-Zn-Zr系。其主要化学成分列于表2-192中。

（2）合金的性能和用途。Mg-Th 系合金的室温力学性能和工作温度范围、高温力学性能及物理性能分别列于表2-193~表2-195大多数Mg-Th合金都可以进行热处理强化，有较好的工艺性能，可用于成形铸件，也可用于加工变形。

Mg-Th系合金的铸造性能和耐蚀性能较好，可以进行焊接，是航空工业中较好的一种轻合金耐热结构材料。

Mg-Th系合金的缺点是室温强度低，生产工艺比较复杂。因为，针是放射性元素，在铸造、焊接、机械加工、磨光和抛光等生产过程中能产生气体或粉尘，对人体健康造成危害，因此必须采取有效的防护措施，以保证安全。

Mg-Th系合金可以生产多种形式材料，如板材、棒材、型材和锻件，主要用做超音速飞机、火箭、导弹等蒙皮材料及结构材料。