如何提高镁合金的耐高温性能?
镁合金在汽车制造、航空工业等方面的应用要求具有一定的高温性能和抗蠕变性能,稀土镁合金(AE系列)能提高合金的高温强度和蠕变强度。
研究表明,加入一定量的锡可改善合金的高温强度;加人硅可改善合金的蟠变强度;加人鳃可提高合金的高温(超过300℃)性能;加入银可提高合金的高温强度和蠕变强度。
在Mg-5Al-1 Zn-1 Si合金中加人0.5%(质量分数)的锑,使合金在150℃时的强度从168 MPa上升到178MPa,屈服强度也从81 MP。
上升到90MPa,抗冲击韧性值从21J上升到30J。
稀土会使镁合金的室温性能变差,为此,加人一些短纤维、晶须、颗粒等复合材料,以改善合金的室温和高温性能。
在Mg-/Li合金中加人一定的Mg0/Mg
2
Si颗粒,使合金的高温抗蠕变。
性能在温度达210℃前得到显著改善,而且随着温度的升高,改善效果更为明显。
笔记本电脑和手机外壳等在一定的工作温度范围内,要求其尺寸稳定性(抗蠕变性能)要好。
与现有的工程塑料相比,不会因环境改变而改变的镁基耐高温复合材料的性能优势可得到充分施展。
镁基复合材料的制备方法主要有真空(或保护性气氛)浸渗法、粉末冶金法、薄膜冶金法、搅拌铸造法。
提高镁合金材料使用寿命有何技术措施?
镁是活泼的金属元素,标准电极电位为负值,且绝对值很大,导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差,这阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势,限制了其应用范围。
镁合金腐蚀的直接原因是合金元素及杂质元素的引入导致镁合金中出现第二相。
镁合金的腐蚀形态有:电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀和丝状腐蚀以及高温氧化。
镁合金发生电化学腐蚀与溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分及所处的环境有关。
为提高镁合金材料的使用寿命,应控制冶金因素以提高镁合金的耐腐蚀性,具体包括合金元素、杂质元素、相组成和微结构。
表面处理技术的研究,如镁合金的化学转化处理、阳极氧化、等离子微弧阳极氧化、金属镀层和物理气相沉积涂层技术等,为等离子技术提高镁合金的耐腐蚀性带来了新的生机。
为改善镁合金的耐腐蚀性能,有人采用离子注人、激光退火和快速凝固新工艺,特点是使金属表面形成一层成分均匀的、无定形的表面结构膜。
采用高频感应对镁合金进行表面合金化处理的研究结果令人满意,通过对ZM5镁合金样品在4OkHz的高频感应炉加热处理后空冷到室温,与未经感应处理的样品相比,其耐腐蚀性能大幅度提高,表层组织相结构的变化可有效地抑制镁合金的整体腐蚀。
微弧氧化技术是另一种新型的金属表面处理技术,其原理是将材料置于电解质溶液中,利用高电流高电压的作用,在基体金属表面上生成一层基体金属氧化物陶瓷层,且致密无缺陷,以提高金属的防腐蚀性能。
MB8镁合金的实验表明,微弧氧化陶瓷层厚度与提高耐腐蚀性能的关系不大,非晶态氧化镁陶瓷层的耐腐蚀性能优于晶态氧化镁陶瓷层。
镁基大块非晶合金有何特点?
非晶态合金具有良好的性能。
传统的非晶态合金是高速急冷(冷速大于105K/s)条件下形成的,呈粉状、(纤维)丝状、薄带或薄膜(最大厚度不超过50µm)形态,使其应用受到限制。
大块非晶是指在三维尺寸都大于1mm的合金块体。
镁基大块非晶合金具有较好的力学性能和低密度,被认为是一种极具应用潜力的轻质高强度材料。
有报道称,用水淬法能制备出直径
为12 mm的镁基大块非晶合金—Mg
65Y
10
Cr
15
Pd
5。
镁基大块非晶合金在373K的温度下,屈服应
力为550MPa;在室温下为822MPa,硬度为HV220。
对镁基大块非晶合金Mg
80Y
10
Cu
10。
的试验发
现,其伸长率为7%。
镁合金成分对阻姗性有何影响?
镁合金中能够降低其活性的元素是铍和钙。
敏与镁的亲和力大于镁与氧的亲和力,因此可先于氧反应,而且由于氧化被的致密度系数大于1,因此可以防止镁的燃烧。
添加铍所存在的问题是:铍具有一定的毒性,不但对人体有害,而且废弃的炉渣危害环境,过量的铍还具有增大镁合金晶粒和引起热裂的倾向。
国外较早研究了加钙防止镁合金燃烧的问题。
Sakamoto等测定了钙的质量分数为1%一5%的镁合金的燃点,结果表明,加入质量分数为1%的钙能够提高燃点2500C,钙的质量分数为5%的镁合金.即使在970℃的大气中暴露60min,其氧化膜也没有增厚的现象。
含钙镁合金熔液表面所形成的氧化膜由两层组成:上层是CaO,下层是MgO-Ca0混合膜。
CaO层的厚度与暴露时间无关,MgO-CaO混合膜层厚度随时间增加而增厚。
含钙的氧化膜具有防止氧渗入镁液和抑制熔液表面镁挥发的作用,由此提高了镁合金的燃点。
但值得注意的是,添加过多的钙会影响镁合金的一些其他性能。
钙的质量分数超过0.3%时就会降低镁合金的焊接性能;铸造镁合金中钙的质量分数在0.5%以上时会增大合金的脆性,降低合金的力学性能;在含铝的镁合金中,钙会阻碍铝在镁中的溶解过程,增加镁合金热处理的难度。
稀土元素也有提高镁合金阻燃性的作用,镁合金的起燃温度随着稀土加人量的增加而升高。
这主要是因为稀土作为表面活性元素,富集在镁合金表面,阻碍了镁与氧的接触。
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