镁合金挤压及其力学性能研究
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ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｌｌｏｙｓ．Ｆｏｒ ＡＺ９１ ａｌｌｏｙ，Ｔ４ ａｎｄ Ｔ６ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｒｅｄｕｅｅｓ ｉｔｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｂｕｔ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｓｉｘ ａｌｌｏｙｓ ｗｉｔｈ Ｚｒ ａｄｄｉｔｉｏｎ，Ｔ６ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｍｉｃｒｏｆｒａｃｔｕｒｅ
本工作开发了一种高导热镁合金散热器片，散热片的材料采用塑性较好、散热能力 较强的ＡＺ６１合金，生产工艺采用传统的热挤压方法。这种散热片适用计算机中央处理 器以及其它电子产品芯片的散热。理论分析表明镁合金散热片不但具有重量轻的特点， 它还具有散热快和结构设计余地大等优点。在同等重量要求下，镁合金散热器片可以设 计出较铝合金大的散热表面积，从而具有更强的散热能力。本产品已经申请国家发明专 利。
理、镁合金与陶瓷相的复合等多种方法或这些方法的综合运用，镁的力学性能将会得到
大幅度的改善。在这些方法中，镁的合金化是实际应用中最基本、最常用和最有效的强
化途径，其他方法往往都建立在镁的合金化基础上。镁合金的强化直接来源于基体中合
金元素引起的固溶强化和中间相的弥散强化，经固溶时效处理后的弥散强化效果比单纯
随温度降低而降低。如有一Ｂ含量大于Ｂ。的合
本文对挤压态镁合金杆材和板材进行了热处理，然后做了显微组织分析和力学性能 测试。结果表明挤压后的镁合金综合力学性能明显高于铸态，抗拉强度较铸态提高 ５０ＭＰａ以上，屈服强度提高３０ＭＰａ以上。延伸率提高５％以上：挤压后的镁合金显微组织 均匀细小，平均晶粒度在１５ ｐ ｍ以下，而挤压前的铸态组织晶粒度在８０ ｕ ｍ以上：热处 理对挤压态镁合金力学性能的影响因合金牌号不同而不同，对于ＡＺ９１板材而言，Ｔ４、 Ｔ６处理均降低其力学性能，挤压后Ｆ态性能最佳，而其它几种含锆合金Ｔ６态要好于Ｆ 态：断口分析表明ＡＺ６１板材的横向拉伸断口与纵向断口形貌有很大不同，横向断口韧 窝呈细条状，而纵向断口呈大小和深浅不一的圆形韧窝，这种断口形貌的差异证明材料 在挤压过程中晶粒有择优取向。其它几种镁合金挤压态断口皆表现为韧性断裂的特征， 室温断口与高温断口特征基本相同，分析表明由于挤压态镁合金室温塑性已经很好，所 以尽管高温下镁合金塑性进一步提高，但断口特征较室温下并无明显变化。
ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅｘｌｎｌｄａｂｉｌｉｔｙ ｗｈｅｎ ｈｅａｔｅｄ ｔｏ ２３０＂Ｃｏｒ ｈｉｇｈｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｅｘｔｒＢｄｅｄ ｒｏｄｓ ｅｎｄ ｂａｒｓ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ
签名：么日期：翌！≥：至：！弓
关于论文使用授权的说明
本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论
文。
沈阳工业大学硕士学位论文
１绪 论
Ｉ．Ｉ镁的基本性质
镁的原子序数为１２，相对原子量为２４．３２，电子结构为ｌｓ２２Ｓ２２Ｐ６３Ｓ２，位于周期表第 二族第三周期。镁的晶体结构为密排六方，在２５℃时晶格常数：ａ＝Ｏ．３２０２ｎｍ， ｃ＝Ｏ．５１９９ｎｍ。晶胞的轴比为ｃ／ａ＝１．６２３７，配位数等于１２时的原子半径为０．１６２ｒｉｍ。 镁在２０。Ｃ时的密度为１．７３８９／ｃｍ３，是常用结构材料中最轻的金属。镁在２０＂Ｃ时的体积 热容为１７８１Ｊ／（ｄｍ３·Ｋ），同等条件下比铝［２４３０ Ｊ／（ｄⅢ３·Ｋ）］、钛［２３９４ Ｊ／
ｔｈｅｉｒ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｓｉｚｅｓ ｍｅｅｔ ｄｅｓｉｇｎ ｄｅｍａｎｄ．Ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｄｅｄ ｒｏｄｓ ａｎｄ
ｂａｒｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ａｎａｌｙｓｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｒａｅｍｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆＡＺ６１ ｂａｒｓ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｏｎｅｓ．
Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｓ ｌｏｎｇ ｅｎｄ ｔｈｉｎ ｉｎ ｓｈａｐｅ，ｂｕｔ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｓ ｃｕｐ ｓｈａｐｅ ｃａｖｅｓ． Ｔｈｉｓｊｏｂ ａｌｓｏ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆＣＰＵ ｒａｄｉａｔｏｒ ｏｆＭｇ ａｌｌｏｙｓ．Ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆｒａｄｉａｔｏｒ ｉｓ
沈阳工业大学 硕士学位论文 镁合金挤压及其力学性能研究 姓名：王长义 申请学位级别：硕士 专业：材料学 指导教师：李锋;刘正
20030305
沈阳工业大学硕士学位论文
摘要
本文研究了ＡＺ９１、ＡＺ６１及几种含锆镁合金的挤压性能，结果表明尽管镁合金具有 密排六方结构，室温下滑移系较少，塑性较差，但在加热到２３０℃以上时仍表现出良好 的可挤压性。在本实验参数下，挤压出的杆材和板材表面良好，尺寸符合设计要求。
的过饱和固溶强化要高㈩“。
固溶时效硬化是由于在固溶线以下从过
饱和固溶体中析出某种能使硬度得到提高的微
细的第二相。时效硬化是个普遍的现象，只要
Ａ与Ｂ二组元能形成如图卜ｉ所示的状态图，
就有可能出现时效硬化现象，当然，硬化效应
簧
强弱则随合金成分而异。图Ｉ－ｉ表明组元Ｂ可
溶入Ａ而形成Ａ固溶体，且Ｂ在Ａ中的溶解度
Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ＣＰＵ ｒａｄｉａｔｏｒ ｉｓ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｏｔ ｅｘｔｎｔｓｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｕｓｅｄ ｉｎ
ｔｈｉｓｊｏｂ ｉｓ ＡＺ６１ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｓ ｐａｔｅｎｔｅｄ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ；ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｍｇ－ａＨｏｙ ｒａｄｉａｔｏｒ
（ｄ寸·Ｋ）］、镍［４１９２ Ｊ／（ｄｍ３·Ｋ）］、铜［３４５９ Ｊ／（ａｍ３·Ｋ）］、锌［２７２７ Ｊ／ （ｄｍ３·Ｋ）］、钼［２８１５ Ｊ／（ｄ甜·Ｋ）］银Ｅ２４６８ Ｊ／（ａｍ３·Ｋ）］都低，而且合金元素对镁 的热容影响也不大，因此镁及其合金的导温能力很强“’田。纯镁的一些其它重要物理参数 列于表Ｉ－Ｉ和卜２中。
我国是世界上镁资源最丰富的国家之一，目前公认的具有最大镁矿储量的前八个国 家分别是澳大利亚、中国、波兰、俄罗斯、美国、印度、希腊和加拿大。我国菱镁矿的 储量占世界总储量的６０％以上，而且品位超过４０％。镁是人体新陈代谢必不可少的元素 之一。镁在人的机体中起着催化剂和激活剂的作用。体内缺省镁元素会使人产生疲乏 感，易激动、抑郁、心跳加快加快和易抽搐。实验证明，镁长期摄入不足，心血管病和 肿瘤的发生率显著增高。人体内的镁一旦失去平衡就会引起多方面的病变如易患关节 病、白血病、胃癌、糖尿病等。据国外最新研究表明，许多上年纪者在工作中，其体能 消耗往往过度，专家认为其可能与体内缺镁有关。法国物理学家们的试验表明，劳累过
ｅｘｌｒｕｄｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｈａｎ ｃａｓｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ
ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｃａｓｔ ｂｙ ５０ＭＰａ，ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｙ ３０ＭＰａ，ｅｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｂｙ ５％．Ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ｆｉｎｅｒ ｇｒａｉｎｓ，ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｇｍ．ｍ ｓｉｚｅ ｉｓ ｕｎｄｅｒ １５Ｂｍ， ｂｕｔ ｃａｓｔｉｎｇ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ａｌｌ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８０ｐｍ．Ｈｅａｔ ｌｒｅａｔｍｅｎｔ ｈａｓ
ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔｏｒ’ｓ ＣＰＵ ｃｏｏｌｅｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’Ｓ ｃｏｏｌｉｎｇ．Ｍｇ ａｌｌｏｙ ｒａｄｉａｔｏｒ
ｈａｓ ｍａｎｙ ａｄｖｅｎｔａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｑｕｉｃｋ ｂｅａｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，ｌｏｗ ｗｅｉｇｈｔ，ｅａｓｉｌｙ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ．Ｂｅｃａｕｓｅ Ｍｇ ｒａｄｉａｔｏｒ ｈａｓ ｌｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｉｔ ｃａｒｌ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔｏ ｍａｎｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｈａｐｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ．
关键词：镁合金热挤压 力学性能 高强散热片
沈阳工业大学硕士学位论文
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｄａｂｉｌｉｔｙ ｏｆＡＺ９１，ＡＺ６１ ｅｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｏｔｈｅｒ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｗｉｔｈ Ｚｒ ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｌｔｈｏｕｇｈ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ｈ．ｃ．Ｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｅｗｅｒ ｓｌｉｐ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｔ
．２．
独创性说明
本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。
．２．
沈阳工业大学硕士学位论文
度的人血液中的镁含量降低。营养学家认为，镁元素摄入不足不仅容易导致体能消耗过
度，而且有碍体能有效分配。
１．３镁的强化
纯镁单晶体的临界分切应力只有（４８～４９）Ｘ １０５Ｐａ，纯镁多晶的强度和硬度也很
低，因此，纯镁不能直接用于结构材料。但通过形变硬化、晶粒细化、合金化、热处
熔点／℃
６５０
表卜１纯镁的一些重要物理参数
沸点／℃燃烧热
／ｋＪ－峙１
熔化热／
ｋＪ·培１
感应电流透入深度／岫
ｌ嘲ｚ
１０删ｚ
１００班ｋ
１１０３
２５０ｚｏ
３６８
１０８
３４．２
１ｎ ８
１０００Ⅲ２
３．４２
表１．２纯镁的—些物理参数睦温度的变化
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镁是金属中电化学顺序最后的一个，化学性质非常活泼。在潮湿大气、海水、无机 酸及其酸性盐、有机酸、甲醇等介质中均会引起腐蚀，但在干燥的空气、碳酸盐、氟化 物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水的润滑油中却很Fra Baidu bibliotek 定。在室温下，镁的表面能与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化膜比 较脆，而且致密系数小于１，不能象氧化铝薄膜那样起到保护作用。氧化镁薄膜的致密 度系数可按下式计算：
ｔ２：竺塑』丝：０．７９ ｍｕｇ／ｐＭｇ
式中 ｍＭｇ和ｍＭｇＯ－－镁和氧化镁的相对分子量
Ｐ Ｍｇ和Ｐ Ｍｇ棚《和氧化镁的密度
１．２镁的自然资源与人类
由于镁的化学性质非常活拨，所以镁在自然界中主要以氧化物和盐的形式存在。镁 的化合物主要存在于地壳、海水和湖水中。在地壳中，镁的含量达到２．５％ｗｔ，矿物种类 有６０多种，具有潜在工业价值的镁矿有方镁石（№０）、水镁石（Ｍｇ（０ｍ：）或 （ＭｇＯ·２Ｈ劫、橄榄石（（Ｍｇ，Ｆ勘２Ｓｏ｛）、白云石（ＭｇＣＱ·ＣａＣＯ，）、菱镁矿（№ｃ０３）、水氯镁石 （ＭｇＣＩ ｚ·６Ｈｚ０）、光卤石（ＭｇＣｌ。·ＫＣＩ·６Ｈ２０）和蛇纹石（３ＭｇＯ·２Ｓｉ毡·２Ｈ２０）等。在海水和 盐湖卤水中，镁的含量也非常丰富。１ｍ３海水中含有近４蚝的镁，溶解在海水中的镁总 量达６Ｘ １０“ｔ，按现在年产量５０万吨的生产能力计算，可开采１２００亿年∽”。
本工作开发了一种高导热镁合金散热器片，散热片的材料采用塑性较好、散热能力 较强的ＡＺ６１合金，生产工艺采用传统的热挤压方法。这种散热片适用计算机中央处理 器以及其它电子产品芯片的散热。理论分析表明镁合金散热片不但具有重量轻的特点， 它还具有散热快和结构设计余地大等优点。在同等重量要求下，镁合金散热器片可以设 计出较铝合金大的散热表面积，从而具有更强的散热能力。本产品已经申请国家发明专 利。
理、镁合金与陶瓷相的复合等多种方法或这些方法的综合运用，镁的力学性能将会得到
大幅度的改善。在这些方法中，镁的合金化是实际应用中最基本、最常用和最有效的强
化途径，其他方法往往都建立在镁的合金化基础上。镁合金的强化直接来源于基体中合
金元素引起的固溶强化和中间相的弥散强化，经固溶时效处理后的弥散强化效果比单纯
随温度降低而降低。如有一Ｂ含量大于Ｂ。的合
本文对挤压态镁合金杆材和板材进行了热处理，然后做了显微组织分析和力学性能 测试。结果表明挤压后的镁合金综合力学性能明显高于铸态，抗拉强度较铸态提高 ５０ＭＰａ以上，屈服强度提高３０ＭＰａ以上。延伸率提高５％以上：挤压后的镁合金显微组织 均匀细小，平均晶粒度在１５ ｐ ｍ以下，而挤压前的铸态组织晶粒度在８０ ｕ ｍ以上：热处 理对挤压态镁合金力学性能的影响因合金牌号不同而不同，对于ＡＺ９１板材而言，Ｔ４、 Ｔ６处理均降低其力学性能，挤压后Ｆ态性能最佳，而其它几种含锆合金Ｔ６态要好于Ｆ 态：断口分析表明ＡＺ６１板材的横向拉伸断口与纵向断口形貌有很大不同，横向断口韧 窝呈细条状，而纵向断口呈大小和深浅不一的圆形韧窝，这种断口形貌的差异证明材料 在挤压过程中晶粒有择优取向。其它几种镁合金挤压态断口皆表现为韧性断裂的特征， 室温断口与高温断口特征基本相同，分析表明由于挤压态镁合金室温塑性已经很好，所 以尽管高温下镁合金塑性进一步提高，但断口特征较室温下并无明显变化。
ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅｘｌｎｌｄａｂｉｌｉｔｙ ｗｈｅｎ ｈｅａｔｅｄ ｔｏ ２３０＂Ｃｏｒ ｈｉｇｈｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｅｘｔｒＢｄｅｄ ｒｏｄｓ ｅｎｄ ｂａｒｓ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ
签名：么日期：翌！≥：至：！弓
关于论文使用授权的说明
本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论
文。
沈阳工业大学硕士学位论文
１绪 论
Ｉ．Ｉ镁的基本性质
镁的原子序数为１２，相对原子量为２４．３２，电子结构为ｌｓ２２Ｓ２２Ｐ６３Ｓ２，位于周期表第 二族第三周期。镁的晶体结构为密排六方，在２５℃时晶格常数：ａ＝Ｏ．３２０２ｎｍ， ｃ＝Ｏ．５１９９ｎｍ。晶胞的轴比为ｃ／ａ＝１．６２３７，配位数等于１２时的原子半径为０．１６２ｒｉｍ。 镁在２０。Ｃ时的密度为１．７３８９／ｃｍ３，是常用结构材料中最轻的金属。镁在２０＂Ｃ时的体积 热容为１７８１Ｊ／（ｄｍ３·Ｋ），同等条件下比铝［２４３０ Ｊ／（ｄⅢ３·Ｋ）］、钛［２３９４ Ｊ／
ｔｈｅｉｒ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｓｉｚｅｓ ｍｅｅｔ ｄｅｓｉｇｎ ｄｅｍａｎｄ．Ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｄｅｄ ｒｏｄｓ ａｎｄ
ｂａｒｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ａｎａｌｙｓｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｒａｅｍｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆＡＺ６１ ｂａｒｓ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｏｎｅｓ．
Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｓ ｌｏｎｇ ｅｎｄ ｔｈｉｎ ｉｎ ｓｈａｐｅ，ｂｕｔ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｓ ｃｕｐ ｓｈａｐｅ ｃａｖｅｓ． Ｔｈｉｓｊｏｂ ａｌｓｏ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆＣＰＵ ｒａｄｉａｔｏｒ ｏｆＭｇ ａｌｌｏｙｓ．Ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆｒａｄｉａｔｏｒ ｉｓ
沈阳工业大学 硕士学位论文 镁合金挤压及其力学性能研究 姓名：王长义 申请学位级别：硕士 专业：材料学 指导教师：李锋;刘正
20030305
沈阳工业大学硕士学位论文
摘要
本文研究了ＡＺ９１、ＡＺ６１及几种含锆镁合金的挤压性能，结果表明尽管镁合金具有 密排六方结构，室温下滑移系较少，塑性较差，但在加热到２３０℃以上时仍表现出良好 的可挤压性。在本实验参数下，挤压出的杆材和板材表面良好，尺寸符合设计要求。
的过饱和固溶强化要高㈩“。
固溶时效硬化是由于在固溶线以下从过
饱和固溶体中析出某种能使硬度得到提高的微
细的第二相。时效硬化是个普遍的现象，只要
Ａ与Ｂ二组元能形成如图卜ｉ所示的状态图，
就有可能出现时效硬化现象，当然，硬化效应
簧
强弱则随合金成分而异。图Ｉ－ｉ表明组元Ｂ可
溶入Ａ而形成Ａ固溶体，且Ｂ在Ａ中的溶解度
Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ＣＰＵ ｒａｄｉａｔｏｒ ｉｓ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｏｔ ｅｘｔｎｔｓｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｕｓｅｄ ｉｎ
ｔｈｉｓｊｏｂ ｉｓ ＡＺ６１ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｓ ｐａｔｅｎｔｅｄ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ；ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｍｇ－ａＨｏｙ ｒａｄｉａｔｏｒ
（ｄ寸·Ｋ）］、镍［４１９２ Ｊ／（ｄｍ３·Ｋ）］、铜［３４５９ Ｊ／（ａｍ３·Ｋ）］、锌［２７２７ Ｊ／ （ｄｍ３·Ｋ）］、钼［２８１５ Ｊ／（ｄ甜·Ｋ）］银Ｅ２４６８ Ｊ／（ａｍ３·Ｋ）］都低，而且合金元素对镁 的热容影响也不大，因此镁及其合金的导温能力很强“’田。纯镁的一些其它重要物理参数 列于表Ｉ－Ｉ和卜２中。
我国是世界上镁资源最丰富的国家之一，目前公认的具有最大镁矿储量的前八个国 家分别是澳大利亚、中国、波兰、俄罗斯、美国、印度、希腊和加拿大。我国菱镁矿的 储量占世界总储量的６０％以上，而且品位超过４０％。镁是人体新陈代谢必不可少的元素 之一。镁在人的机体中起着催化剂和激活剂的作用。体内缺省镁元素会使人产生疲乏 感，易激动、抑郁、心跳加快加快和易抽搐。实验证明，镁长期摄入不足，心血管病和 肿瘤的发生率显著增高。人体内的镁一旦失去平衡就会引起多方面的病变如易患关节 病、白血病、胃癌、糖尿病等。据国外最新研究表明，许多上年纪者在工作中，其体能 消耗往往过度，专家认为其可能与体内缺镁有关。法国物理学家们的试验表明，劳累过
ｅｘｌｒｕｄｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｈａｎ ｃａｓｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ
ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｃａｓｔ ｂｙ ５０ＭＰａ，ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｙ ３０ＭＰａ，ｅｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｂｙ ５％．Ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ｆｉｎｅｒ ｇｒａｉｎｓ，ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｇｍ．ｍ ｓｉｚｅ ｉｓ ｕｎｄｅｒ １５Ｂｍ， ｂｕｔ ｃａｓｔｉｎｇ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ａｌｌ ａｖｅｒａｇｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８０ｐｍ．Ｈｅａｔ ｌｒｅａｔｍｅｎｔ ｈａｓ
ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔｏｒ’ｓ ＣＰＵ ｃｏｏｌｅｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’Ｓ ｃｏｏｌｉｎｇ．Ｍｇ ａｌｌｏｙ ｒａｄｉａｔｏｒ
ｈａｓ ｍａｎｙ ａｄｖｅｎｔａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｑｕｉｃｋ ｂｅａｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，ｌｏｗ ｗｅｉｇｈｔ，ｅａｓｉｌｙ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ．Ｂｅｃａｕｓｅ Ｍｇ ｒａｄｉａｔｏｒ ｈａｓ ｌｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｉｔ ｃａｒｌ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔｏ ｍａｎｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｈａｐｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ．
关键词：镁合金热挤压 力学性能 高强散热片
沈阳工业大学硕士学位论文
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｄａｂｉｌｉｔｙ ｏｆＡＺ９１，ＡＺ６１ ｅｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｏｔｈｅｒ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｗｉｔｈ Ｚｒ ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｌｔｈｏｕｇｈ Ｍｇ ａｌｌｏｙｓ ｈａｖｅ ｈ．ｃ．Ｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｅｗｅｒ ｓｌｉｐ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｔ
．２．
独创性说明
本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。
．２．
沈阳工业大学硕士学位论文
度的人血液中的镁含量降低。营养学家认为，镁元素摄入不足不仅容易导致体能消耗过
度，而且有碍体能有效分配。
１．３镁的强化
纯镁单晶体的临界分切应力只有（４８～４９）Ｘ １０５Ｐａ，纯镁多晶的强度和硬度也很
低，因此，纯镁不能直接用于结构材料。但通过形变硬化、晶粒细化、合金化、热处
熔点／℃
６５０
表卜１纯镁的一些重要物理参数
沸点／℃燃烧热
／ｋＪ－峙１
熔化热／
ｋＪ·培１
感应电流透入深度／岫
ｌ嘲ｚ
１０删ｚ
１００班ｋ
１１０３
２５０ｚｏ
３６８
１０８
３４．２
１ｎ ８
１０００Ⅲ２
３．４２
表１．２纯镁的—些物理参数睦温度的变化
沈阳工业大学硕士学位论文
镁是金属中电化学顺序最后的一个，化学性质非常活泼。在潮湿大气、海水、无机 酸及其酸性盐、有机酸、甲醇等介质中均会引起腐蚀，但在干燥的空气、碳酸盐、氟化 物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水的润滑油中却很Fra Baidu bibliotek 定。在室温下，镁的表面能与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化膜比 较脆，而且致密系数小于１，不能象氧化铝薄膜那样起到保护作用。氧化镁薄膜的致密 度系数可按下式计算：
ｔ２：竺塑』丝：０．７９ ｍｕｇ／ｐＭｇ
式中 ｍＭｇ和ｍＭｇＯ－－镁和氧化镁的相对分子量
Ｐ Ｍｇ和Ｐ Ｍｇ棚《和氧化镁的密度
１．２镁的自然资源与人类
由于镁的化学性质非常活拨，所以镁在自然界中主要以氧化物和盐的形式存在。镁 的化合物主要存在于地壳、海水和湖水中。在地壳中，镁的含量达到２．５％ｗｔ，矿物种类 有６０多种，具有潜在工业价值的镁矿有方镁石（№０）、水镁石（Ｍｇ（０ｍ：）或 （ＭｇＯ·２Ｈ劫、橄榄石（（Ｍｇ，Ｆ勘２Ｓｏ｛）、白云石（ＭｇＣＱ·ＣａＣＯ，）、菱镁矿（№ｃ０３）、水氯镁石 （ＭｇＣＩ ｚ·６Ｈｚ０）、光卤石（ＭｇＣｌ。·ＫＣＩ·６Ｈ２０）和蛇纹石（３ＭｇＯ·２Ｓｉ毡·２Ｈ２０）等。在海水和 盐湖卤水中，镁的含量也非常丰富。１ｍ３海水中含有近４蚝的镁，溶解在海水中的镁总 量达６Ｘ １０“ｔ，按现在年产量５０万吨的生产能力计算，可开采１２００亿年∽”。