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ZM2鎂合金化學(xué)成分及力學(xué)性能

2019-12-27 10:16 ?瀏覽：次

ZM2是ZM1加入0.7%~1.7%Ce的合金。加RE后合金中形成了Mg-Zn-RE化合物或Mg，Ce相，以離異共晶形式分布于晶界上，因而改善了熱裂和疏松傾向。在一定范圍內(nèi)，RE加入量愈多，共晶量愈高，鑄造性能也愈好。但RE過多會從a固溶體中奪取大量2n，降低時效后的強度和塑性，故RE加入量應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。
ZM2有良好的鑄造性能和均勻而又高的鑄件切削性能，常用來代替ZMS鑄造各種零件。
分布在晶界上的MgZnRE化合物熱穩(wěn)定性高，固溶處理也不溶解和破壞，對室溫強度和塑性沒有改善作用，甚至于還有不利影響。但對耐熱性有好處，故ZM2有較高的高溫瞬時強度和在150-200℃有良好的抗蠕變性能，適于鑄造在該溫度工作的發(fā)動機匣、整流艙和電機殼體等。
2M2 多在T1狀態(tài)工作，T.-（325 ±5）℃，5~8 h T1處理對強度的提高作用不大，但能提高0.2（由鑄態(tài)的120提高到TI的150MPa），一般不進行T6處理，因固溶處理能使晶粒長大，02反而降低（降低到120 MPa）。
ZM8合金同時提高了Zn和混合RE的含量，充分發(fā)揮了強度高，鑄造性能好的優(yōu)點，是鑄鎂合金中強度最高的一種。這種合金可進行T6處理，更適合氫化處理。但進行氫化處理的ZM8合金，Zn不能超過6.0%~6.5%，否則強度不再升高，0值降低，不過RE在2.0%~3.7%范圍內(nèi)無明顯影響。
（1）ZM2合金的化學(xué)成分及雜質(zhì)含量見表2-99

（2）熱處理制度（T1），ZM2合金常用的有三種時效制度：
1）325℃ ±5℃保溫5~8 h，空冷。
2）330℃保溫2h，空冷；175℃保溫16h，空冷。
3）330℃保溫2 h，空冷；140℃保溫48 h，空冷。
（3）熔煉與鑄造工藝：
1）ZM2合金的熔煉鑄造工藝與其他含稀土、鋯的合金相似。鋅以金屬形式加人，其損耗可忽略不計。稀土以混合稀土金屬加入，其損耗量視熔鑄條件而變。
2）合金制備過程中要防止鋁、鐵、硅、錳等元素沾污合金，因為這些元素會妨礙鋯對合金的晶粒細(xì)化效果。
3）由于鋯的溶解度低，且易與各種雜質(zhì)元素形成化合物而損失，鋯的加入量必須為合金中所要求含鋯量的3~5倍。
4）鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與ZM2合金的力學(xué)性能密切相關(guān)，見圖2-30，因此要特別注意熔煉操作和溫度控制。

圖2-30鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)量對ZM2合金（T1狀態(tài)）
拉伸性能影響（名義成分為3.5%Zn，1.75%RE）
（4）物理性能。ZM2合金的熔化溫度范圍在525-645℃；密度為1.85 g.cm-3；20℃時的電阻率為60n2.m；無磁性；熱導(dǎo)率見表2-100；比熱容和線膨脹系數(shù)見表2-101.

（5）ZM2合金的抗氧化性能。鎂合金在空氣中的燃點為400℃和400℃以上，但燃燒的難易程度還與材料本身的尺寸和形狀有關(guān)。細(xì)小顆粒與粉塵狀態(tài)的鎂極易燃燒。機械加工和鋸切時產(chǎn)生的細(xì)屑較大，著火的危險程度也低于粉末，但切屑一旦加熱到燃點以上就容易燃燒。厚大截面的鎂合金只有在延長加熱之后燃燒。熔融鎂合金與水接觸產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，因此，危險性比其他金屬大。
（6）組織結(jié)構(gòu)。ZM2合金鑄態(tài)組織為a-Mg固溶體和晶界分布的a-Mg加化合物的斷續(xù)網(wǎng)狀共晶。330℃溫度下時效處理4h后，晶內(nèi)析出細(xì)小沉淀物。
（7）耐腐蝕性能。ZM2鑄造鎂合金在干燥空氣中有很好的耐蝕性，但在潮濕空氣、水（尤其是海水）中的化學(xué)性是不穩(wěn)定的，與大多數(shù)無機酸相互作用劇烈。在工業(yè)氣氛中，鎂的耐腐蝕性與中碳鋼相近。鎂的氧化膜不致密，故須經(jīng)表面處理后，方可在大氣條件下長期使用。
其他的耐蝕性能與ZMI合金相同。
（8）力學(xué)性能。ZM2合金部分室溫力學(xué)性能見表2-102；典型室溫和高溫拉伸性能見表2-103；高溫持久和高溫蠕變分別見表2-104和表2-105



（9）工藝性能與工藝操作特點：
1）鑄造溫度675-815℃
2）鑄造性能：ZM2鑄造鎂合金具有良好的鑄造工藝性能。用澆鑄試棒長度的方法測定流動性為170 mm。合金形成顯微疏松的傾向較小。熱裂傾向性試驗測定的第一個裂紋是在環(huán)寬度為22.5 mm處形成。線收縮率為1.5%。
3）焊接性能：ZM2合金可用氬弧焊焊接，合金在鋅含量低、稀土含量高的情況下焊接性能好；反之則較差。
接后消除應(yīng)力。
·焊后要經(jīng)內(nèi)部質(zhì)量和表面裂紋檢查。
4）零件熱處理工藝。鑄件僅經(jīng)時效處理。
5）表面處理工藝：鑄件表面應(yīng)經(jīng)化學(xué)氧化處理，使其表面形成一薄防護層。在處理之前鑄件必須經(jīng)吹砂處理。
·根據(jù)零件的不同用途，氧化處理后進行涂油或涂漆保護。
6）切削加工及磨削性能。合金具有優(yōu)良
的切削加工性能，可在較其他金屬大吃刀量下并且很易進行切削加工。切削掉一定量金屬所需要的功率低于其他任何金屬。切削加工時，用或不用切削都不需磨削和拋光，即可得到極好的光潔表面。
（10）品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1）合金鑄件主要用砂型鑄造工藝生產(chǎn)，也可用金屬型鑄造工藝生產(chǎn)
2）鑄件在人工時效狀態(tài)下應(yīng)用。
（11）應(yīng)用概況與特殊要求：
1）合金已用于渦輪噴氣發(fā)動機的前支承殼體、飛機電機殼體、油泵殼體等零件，并可用于各類機匣鑄件及結(jié)構(gòu)件。
2）在規(guī)定成分范圍內(nèi)，低鋅、高稀土的合金具有最好的鑄造、焊接工藝性能，但拉伸性能最低；反之，高鋅、低稀土合金，拉伸性能最高，而鑄造、焊接工藝性能最差。
鎂合金焊絲

 

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