AZ80鎂合金化學(xué)成分
鎂:余量
鋁:8.40
錳:0.020
鋅:5.0~6.0
鎳:0.0006
硅:0.05
銅:0.0026
鎂合金AZ80S的缺點(diǎn)
1.易燃性。Mg與O在高溫下甚至是固態(tài)條件下,均易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),放出大量熱,且生成的氧化鎂膜層導(dǎo)熱性能不好,熱量不能擴(kuò)散,繼而促進(jìn)了氧化反應(yīng)的不斷進(jìn)行,形成了惡性循環(huán);而且氧化鎂膜層致密度小,且疏松多孔,不能有效阻隔空氣中氧的侵入。所以鎂合金的熔煉在熔劑覆蓋下或在sO2、Co2或SFO保護(hù)氣氛的保護(hù)下進(jìn)行熔煉。
2.室溫塑性差。鎂屬于密排六方晶體結(jié)構(gòu),因此鎂的塑性變形主要依賴滑移與李生的協(xié)調(diào)進(jìn)行。在室溫條件下,鎂的滑移僅在滑移面與拉力方向相傾斜的某些晶體內(nèi)發(fā)生,因此滑移將會(huì)受到地限制,而且在這種取向下很難發(fā)生李生,所以晶體很快就會(huì)出現(xiàn)脆性斷裂。在溫度超過250℃時(shí),鎂晶體中的附加滑移面就開始產(chǎn)生作用,塑性變形能力也相應(yīng)變強(qiáng)。
3.耐蝕性差。鎂的化學(xué)活性很高,其平衡電位也很低,與Fe、Cu等金屬接觸時(shí)易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,充當(dāng)陽極作用。在室溫下,鎂表面與空氣中的氧易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成較薄氧化鎂膜層,且氧化鎂膜層比較疏松,其致密系數(shù)儀為0.79,即鎂氧化后生成的膜層體積縮小,因此耐蝕性很差。
4.高溫強(qiáng)度特別是高溫抗蠕變性能較差?,F(xiàn)在常用的鎂合金的使用溫度一般不超過120℃,這一缺點(diǎn)將無法滿足在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的性能要求(這些部件的工作溫度都在150℃以上),從而限制了鎂合金在汽車行業(yè)的應(yīng)用。因此,開發(fā)具有良好高溫性能的新型低成本鎂合金成為鎂合金研究的一個(gè)。
改善鎂合金塑性的基本途徑
細(xì)化晶粒是提高鎂合金綜合性能的重要手段。通過細(xì)化晶粒不僅可以提高材料的強(qiáng)度,還可以改善材料的塑性和韌性。此外,由于晶界協(xié)調(diào)變形在鎂合金的塑性變形過程中起著相當(dāng)重要的作用,而通過晶粒細(xì)化可有效提高其晶界協(xié)調(diào)變形能力。因此,晶粒細(xì)化在鎂合金塑性變形加工中具有非常重要的地位。
鎂合金常用的晶粒細(xì)化工藝有四種:
①合金化;②快速凝固/粉末冶金;③鑄錠熱擠壓變形處理;④動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。其中,鎂合金鑄造過程中細(xì)化晶粒的方法有兩種:一種是通過合金化來細(xì)化晶粒,另一種是用變質(zhì)處理的方法來細(xì)化晶粒。前者添加的合金元素不僅能夠細(xì)化晶粒,還可以提高合金的綜合性能;而后者一般僅起細(xì)化晶粒的作用。
板料沖壓成形采用的鎂合金板材需要具有良好塑性的,常用的牌號(hào)有AZ31、ZK21等鎂合金。
鎂合金的拉伸、脹形等成形溫度一般在200℃~400℃范圍內(nèi)。鎂合金板材的拉伸性能與板材的各向異性比、加工硬化率以及溫度、速度、工件形狀及摩擦潤滑等工藝條件有很大關(guān)系。一般來說,隨著溫度的升高,鎂合金薄板的拉伸延性會(huì)明顯改善.
AZ80鎂合金作為商業(yè)化高強(qiáng)變形鎂合金具有密度低、阻尼性能好和比剛度比強(qiáng)度高等的力學(xué)性能,在交通運(yùn)輸和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域的輕量化構(gòu)件具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,鎂合金強(qiáng)度低、塑性差制約其在裝備承力件、次承力件的應(yīng)用。等通道轉(zhuǎn)角擠壓作為晶粒細(xì)化有效手段,被廣泛應(yīng)用于鎂合金的細(xì)晶強(qiáng)韌化,而等通道轉(zhuǎn)角工藝很難直接成形零件,鎂合金構(gòu)件的成形制造成為亟待解決的難題
鎂合金作為工程應(yīng)用中輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,在航空航天、交通、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,但鎂合金內(nèi)部會(huì)不可避免地存在一些沒有閉合的空洞型缺陷,而這些空洞型缺陷可通過塑性變形過程來消除,進(jìn)而提高以鎂合金為材料的零部件的壽命。因此,在塑性成形過程中,消除鑄態(tài)鎂合金內(nèi)部空洞型缺陷意義重大。本文將物理試驗(yàn)與數(shù)值模擬二者相結(jié)合,對(duì)AZ80鎂合金圓柱試樣在熱鐓粗成形過程中內(nèi)部空洞型缺陷的演化過程進(jìn)行了研究,得到了關(guān)于AZ80鎂合金空洞閉合演化規(guī)律的一般認(rèn)識(shí),對(duì)鐓粗工藝參數(shù)的合理設(shè)置有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。數(shù)值模擬采用的是RVE典型體元有限元模型,,對(duì)處在AZ80鎂合金圓柱試樣心部位置的單個(gè)空洞和多個(gè)空洞在下壓速度、變形溫度、壓下率、高徑比參數(shù)下的熱鐓粗成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究它們分別對(duì)空洞閉合演化規(guī)律影響的同時(shí)也觀察了空洞閉合的過程。