第三章 镁及镁合金的热处理ppt课件

3.2 镁的合金化

镁合金的主要合金元素有Al、Zn、Mn和Zr等。
Fe、Ni、Cu等元素是有害元素。合金元素对镁合
金的组织和性能有着主要影响。

合金元素与镁形成的合金系有：Mg-Al-Zn、
Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr或Mg-RE-Mn系。

这里， Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系是发展高强镁
合金的基础，其中铝、锌是主要合金元素。它们
与镁构成共晶系相图。
3.2 镁的合金化

Mg-Al系共晶温度为437℃，L→δ (Mg)+γ ,共晶
成分为32.3%Al,γ 相为Mg17Al12，具有与α －Mn
相同的立方晶体结构， α ＝1.0469～1.0591nm
。铝在镁中的溶解度在437℃时为12.6％,并随温


3.2 镁的合金化

中国是按成形工艺来划分和标记镁合金的。 标记方法，用两个汉语拼音字母和其后的合金顺序号（阿 拉伯数字）组成。根据前两个汉语拼音字母将镁合金分成 四类：变形镁合金（MB）、铸造镁合金（ZM）、压铸镁 合金（YM）和航空镁合金。 合金的顺序是表示合金之间的化学成分差异。用于航空的 铸造镁合金与其他铸造镁合金在牌号上略有区别，即在 ZM两个字母与代号的连接加一个横杠。 例如：1号铸造镁合金用ZM1表示，2号变形镁合金用 MB2表示，5号压铸镁合金用YM5表示，5号航空铸造镁 合金用ZM-5表示。
3.2 镁的合金化

③溶质原子与溶剂原子之间的电负性相差越大， 生成的化合物越稳定。镁具有较强的正电性，当 它与负电性元素形成合金时，几乎一定形成化合 物。这些化合物往往具有Laves相结构，同时其成 分具有正常的化学价规律。 ④和溶剂的原子价相差越大，则溶解度越小。与 低价元素相比，较高价元素在镁中的溶解度较大。 所以，尽管Mg-Ag和Mg-In之间原子价差是相同 的，但一价银在二价镁中的溶解度比在三价铟在 镁中的溶解度要小得多。
度下降而迅速减小，室温下约为1.5％。经固溶时
效处理后，γ 相弥散析出，有一定的强化作用。
3.2 镁的合金化

Mg-Mn二元相图较复杂，其中某些转变尚未完全确定。
从图3-2中可以看出，富镁端于343℃进行共晶转变：
L→Mg7 Zn3。330℃时，发生共析转变：Mg7 Zn3→α ＋
MgZn。MgZn化合物具有六方结构，a=0.533nm，c=1. 716nm。熔点为349℃。在共晶温度下，锌在镁中溶解度 为8. 4%，330℃时为6.0%，250℃时为3.3%，200℃时 为2. 0%，150℃时为1.7%，室温下则小于1.0%。在Mg-
ASTM标准的标记规则，化学元素用1～2个字母 标记；其后的数字表示该元素在合金中的名义成 分，用质量分数表示，四舍五入到最接近的整数。 字母顺序按在实际合金中含量的多少顺序排列。 例如：AZ91表示合金Mg-9Al-1Zn。后缀字母A、 B、C、D等是指成分和特定范围浓度的变化。如 AZ91E是表示上述合金系列的第五位。
强度和硬度也很低。
3.1 镁及镁合金的基本特征
密度小，比热容和膨胀系数较大，弹性模量在常 用航空合金中最低。
3.1 镁及镁合金的基本特征
3.1.2 镁合金的特点

①比强度、比刚度均很高。比强度明显高于铝合 金和钢，比刚度与铝合金和钢相当；而远远高于 工程塑料。 ②弹性模量较低。当受到外力时，应力分布将更 均匀，可以避免过高的应力集中。在强烈范围内 承受冲击载荷时，所吸收的能量比铝高50％左右。 所以，镁合金适应于制造承受猛烈冲击的零件。 此外，镁合金受到冲击或摩擦时，表面不会产生 火花。
3.2 镁的合金化

Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn属于耐热镁合金，可在150250℃范围内工作。

3.1 镁及镁合金的基本特征

③良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的 100倍，钛合金的300～500倍。

④切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他 合金。

⑤镁合金的铸造性能良好，几乎所有的铸造工艺 都可铸造成形。
3.2 镁的合金化
3.2.1 镁合金的分类

国际上倾向于采用美国试验材料协会（ASTM)使 用的方法来标记镁合金。
第三章 镁及镁 合金的热处理
3.1 镁及镁合金的基本特征
3.1.1 镁的基本性质

镁具有很高的化学活泼性。在潮湿大气、海水、
无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引
起强烈的腐蚀，但镁在干燥的大气、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稳定。

镁的温室塑性和低温塑性均较低，纯镁多晶体的


3.2 镁的合金化

镁合金一般按化学成分、成形工艺和是否含锆三种方式分 类。
①按化学成分，镁合金可分为二元、三元或多元合金系。 大多数镁合金都含有不止一种合金元素，为了简化和突出 合金中的最主要元素，一般习惯上总是依据Mg与其中一 个主要合金元素，将镁合金划分为二元合金系：Mg-Mn、 Mg-Al、Mg-Zn等。 ②按成形工艺镁合金可分为两大类，即铸造镁合金和变形 镁合金。 ③依据合金中是否含锆，镁合金又可以划分为含锆和不含 锆两大类。
Zn系中强化相为MgZn，它对合金性能的影响与Mg17Al12
对Mg-Al系的影响相似。但MgZn在Mg-Zn系中强化效果 更大一些。
3.2 镁的合金化

锆在镁中的极限溶解度为3. 8%（图3-3）。锆是
高熔点金属，有较强的固溶强化作用。锆与镁有
相同的晶体结构，Mg-Zr合金凝固时，会析出α Zr，可作为结晶时的非自发形核的核心，所以可 以细化粒。在镁合金中加入0.5%～0. 8%Zr，其 细化晶粒效果最好。锆可减少热裂倾向和提高力 学性能及耐蚀性，降低应力腐蚀敏感性。


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3.2 镁的合金化
3.2.2合金中主要合金元素的作用

合金元素和镁的作用规律与它们的晶体结构、原
子尺寸、电负性等因素有关。具体表现如下。

①镁具有密排六方结构，但其他常用的密排六方
结构元素（如锌），不能与镁形成无限固溶体。
只有镉235℃时，能与镁形成无限固溶体。

②溶质和溶剂原子大小的相值差位小于15％时， 才能形成无限固溶体。金属元素中约有1/2元素与 镁可能形成无限固溶体。