镁及镁合金具有密度小、比强度和比高度高、导电性和导热性好、电磁屏蔽能力和减震能力强、机加工性能好以及易回收等一系列的性能,被认为是“21世纪具有发展前途的绿色金属材料。长期以来,镁及镁合金被广泛地应用于航空航天、电子、电器、汽车等领域,能够有效地减轻结构件的重量,节约能源和减轻环境污染。
执行标准:
镁及镁合金板、带材执行标准:GB/T 5154-2010
变形镁合金执行标准:GB/T 38714-2020、GB/T 5153-2016、ASTM B107/B107M-13
近些年来,航空、航天、汽车、3C产品以及等领域对镁合金的需求不断增长,对其力学性能的要求也不断提高[1-2],传统铸造镁合金已经渐渐无法满足要求。这种情况下,采用挤压、轧制、锻造等塑性加工工艺生产的变形镁合金产品,由于具有更好的力学性能、多样化的结构而越来越受到重视[3-4]。其中,轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展,产生了多种轧制方法。这些轧制方法主要通过两个途径来提高板材性能:(1)细化晶粒提高塑性[5-6]。研究表明,晶粒尺寸小于10μm时,镁合金将体现出良好的超塑性[7-8];(2)降低织构强度,减小各向异性程度[9-10]。镁合金板材各向异性程度高,力学性能(如抗拉强度和延伸性能)不平均,通过控制织构降低各向异性程度,可有效的提高板材性能。
镁合金热轧板材的组织主要由孪晶、切变带等变形组织及细小的动态再结晶晶粒组成。动态再结晶是其主要的细化机制。热轧过程中,温度、变形量、变形速率等因素将会影响组织形态与再结晶的发生。具体为:高温促进位错滑移,增加形核率,可提高再结晶组织的比例;高应变速率使位错急剧堆积,应力集中得不到释放,抑制动态再结晶的形核;大变形量增加位错密度,促进再结晶形核。如大应变轧制(large strain rolling)就采用了大变形量来获得更多的细化组织,其晶粒尺寸可达到2μm~3 μm。热轧板材中孪晶等变形组织经过退火后将发生静态再结晶或回复,转化为更多的等轴晶。
研究表明,热轧过程中镁合金将形成强(0002)基面织构,基本特征为(0002)基面平行于轧面(图la)。这种织构由塑性变形过程中基面滑移、锥面滑移共同造成的,一般随着轧制道次的增多和板材厚度的减薄,织构将逐渐增强,当板材轧制到薄板时,形成较强的基面织构。经研究发现,热轧时采用大应变可以降低织构强度,退火也组织构有一定的弱化作用。
镁合金板材冷轧、热轧时多采用恒定的温度,杨平[22]等人利用道次间温度的下降,结合退火,进行了降温轧制。轧制过程中,首阶段温度较高,退火次数少且时间短,采用大压下量降低板材厚度。随着轧制的进行,板材温度下降,采用较小的压下量,延长退火时间,利用静态再结晶和回复细化组织。经试验,通过该种轧制方法可以制成0.3 mm厚度的薄板,且平均晶粒尺寸可达到7μm。
降温轧制开始阶段由于温度较高,加之具有较大的变形量,因而组织中主要发生动态再结晶,生成了大量等轴小晶粒,尺寸约4μm,见图3a。图3c、c、g显示,随着轧制温度的下降,动态再结晶组织成分开始减少,孪晶及切变带开始增多,其中切变带起到了细化组织的作用[23]:切变带内含有大量细小(亚)晶粒,其尺寸不到1μm。这些组织在退火后可长大为较均匀的细小再结晶组织,再进行轧制又能形成扩展的切变带。反复轧制、退火可形成较大范围的切变带区,终退火后形成大范围细晶区。图3b、d、f、h显示,退火使组织发生静态再结晶及晶粒回复,消除了缺陷和变形组织,使组织更加均匀。
降温轧制由于一直处于热轧、温轧范围内(400℃~160℃),室温,因此织构并未出现冷轧时绕TD倾转的双峰基面织构形状。如图4所示,轧制后及退火后均为强基面织构,与其他热轧镁合金强基面织构相似。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3镁合金左右),比强度高,比弹性模量大,散热好,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中的轻的金属,高强度、高刚性。
特性
密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好、耐蚀性能差、易于氧化燃饶、耐热性差。
产品特点
其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击 衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无du的特点。
应用范围
用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。
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