固溶AZ80棒材低周疲劳性能研究(2)
(J/kg•℃) 弹性模量
(Gpa)
1.74 651 26.1 145 101.7 44.6
纯镁的切削性能良好，但机械性能低，不能做结构材料使用。在工业上，纯镁除了少部分用于化学、仪表制造及军事工业外，主要用于制造镁合金及生产铝镁系合金的合金元素。据统计，世界上的纯镁约有28%用于制造镁合金，45%用于制造铝合金，其余用作生产某些合金的还原剂、脱氧剂及变质剂等[2]。
镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料。常规镁合金比铝合金轻30%~50%,比钢铁轻70%以上，在工程应用中可大大减轻构件质量。同时，镁合金具有高的比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，机械加工方便，且易于回收利用，被认为是一种有效减轻质量、节约能源、环境友好、有利于可持续发展的理想材料。镁的这些优点使其被誉为“世纪绿色工程金属结构材料[3]。
目前，镁及镁合金材料的研究已成为世界性的热点[4]，在电子、汽车、航空等领域具有广阔的应用前景。
1.2 镁合金的牌号及分类
1.2.1 镁合金成分与牌号的标记方法
纯镁：Mg+数字（纯度的百分比）
镁合金：英文字母（两个）+数字（两个）+英文字母
英文字母：第一个字母，含量最大的合金元素；第二个字母，含量为第二的合金元素；
数字：表示两个主要合金元素的含量。第一个数字，第一个字母的重量百分比； 第二个数字，第二字母的重量百分比。
表1.2为镁合金牌号中的元素代码。
代号 英文名称 中文名称 代号 英文名称 中文名称 代号 英文名称 中文名称
A Al 铝 H Th 钍 R Cr 铬
B Bi 铋 K Zr 锆 S Si 硅
C Cu 铜 L Li 锂 T Sn 锡
D Cd 隔 M Mn 锰 W Y 钇
E RE 稀土 N Ni 镍 Y Sb 锑
F Fe 铁 P Pb 铅 Z Zn 锌
G Ca 钙 Q Ag 银
1.2.2 镁合金的分类[5]
镁合金一般是按照合金的化学成分、成型工艺这几个标准来分类[6]。按照合金的化学成分，镁合金可分为二元、三元或多元合金。
一般地，依据镁与另一种主要的合金元素将镁合金划分为：Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Zr、Mg-Th、Mg-Ag、Mg-Li等二元系；依照镁与另两种主要合金元素将镁合金划分为：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE-Zr等三元合金系；或是其他的多元合金。
按照镁合金的成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。
铸造镁合金是应用最广泛的一种轻质合金，主要通过各种铸造工艺特别是压铸工艺来获得镁合金产品。压铸镁合金一般以Al、Mn、Zn、Si为合金元素，其中Al作为主要合金元素，可通过固溶强化和形成沉淀析出相提高压铸镁合金的强度和耐蚀性，但降低合金的塑性；Mn在镁合金中可抑制Fe元素活性，在合金熔炼时与杂质Fe结合生成沉淀物进入渣中，从而有效提高压铸镁合金的耐蚀性；Zn影响镁合金的铸造性能，适量的Zn与适量的Al搭配可显著改善压铸合金的压铸性能；Si与Mg形成分布在晶界上的金属间化合物相Mn2Si对晶界起钉扎作用，进而提高合金的室温强度与高温蠕变强度[7]。常用的压铸镁合金有三个系列：AZ(Mg-Al-Zn)系、AM(Mg-Al-Mn)系和AS(Mg-Al-Si)系。
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