镁课堂:(二十)抗腐蚀的镁锰系合金

2015年03月25日 8:51 4286次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

导读: 在工业中获得实际应用的镁-锰合金有中国的MB1和MB8,美国的M1A,俄罗斯的MA8。MB1合金具有中等强度,优良的抗腐蚀性能,可以用氩弧焊或氧-乙炔焊焊接。

  除MB15变形镁合金外,其他的变形镁合金都含有锰,含锰最多的是MB1及MB8合金,为1.3%~2.5%;含锰的铸造镁合金不多,只有一二个,含量也不多,为0.15%~0.5%;俄罗斯的铸造镁合金大都含有0.1%~0.5%Mn,个别合金的含量甚至高达1.0%~2.0%。
  锰可以提高镁合金抗应力腐蚀开裂能力,对强度性能的影响不大,却降低合金的塑性。根据Mg-Mn二元相图,623℃时有一包晶反应:L+d-Mn→a-Mg。在此温度时Mn在镁中的最大固溶度为2.2%,然后随着温度下降而减少,500℃时为0.75%,400℃时为0.25%。由于镁与锰不形成化合物,从过饱和固溶体中析出的不是化合物而是纯锰,强化作用很小。
  镁-锰合金的铸造性能很差:凝固收缩大,热裂倾性大。合金的强度大,强度性能的提高主要来自加工硬化,因此,中国的镁-锰合金几乎全用于加工压力加工产品。镁-锰合金有很高的挤压效应,挤压材的强度性能高于轧制材的。合金中的锰可阻碍加热时晶粒的长大,故在热加工与退火后强度性能的下降很小。
  向镁-锰合金添加0.15%~0.35%Ce可进一步细化其晶粒,提高合金的力学性能,Ce在镁中的溶解度很低,593℃时的也只有0.85%,温度降低溶解度也随之减少,生成有很高硬度与一定耐热性的Mg12Ce,提高了合金的耐热性能。
  在工业中获得实际应用的镁-锰合金有中国的MB1和MB8,美国的M1A,俄罗斯的MA8。MB1合金具有中等强度,优良的抗腐蚀性能,可以用氩弧焊或氧-乙炔焊焊接。MB8是含有0.15~0.35%Ce的MB1合金,不但保留了MB1合金的抗蚀性和可焊接性能,而且因Ce的细化晶粒作用而具有更高手强度性能。
  镁-锰系合金是主要的优点是既有高的抗腐蚀性能又有良好的可焊性,Mn易与铁化合形成化合物,从而削弱了铁对合金抗腐蚀性的不利影响,使合金的腐蚀速度特别是海水中的腐蚀速度大大下降。Mg-Mn系合金在中性介质中没有应力腐蚀开裂倾向,也不会发生晶间腐蚀。
  变形镁-锰合金可加工成各种半成品(板、带、管、棒、型材与锻件),板材用于制造飞机、直升机蒙皮、壁板及内部构件,锻件用于制造受力工作,管材多用于汽油、润滑油等要求抗腐蚀性的管路系统。Mg-Mn系合金材料的抗拉强度、屈服强度、疲劳性能没有明显影响,但是对伸长率、断裂韧性、冲击韧性却有一定的影响,并随锰含量的增加而加剧。含1.5%Mn的镁-锰合金具有最强的抗腐蚀性,再增加锰含量不但塑性下降,抗蚀性也随着下降。
  钪在镁中的固溶度很大,并随温度降低而下降,因而有时效强化效应。在Mg-Mn-Sc三元合金中,可形成Mg2Sc,Sc提高镁固溶体的熔点,而且在镁基体中的扩散系数低,是提高镁合金高温性能的有效元素之一。Mg-Mn-Sc合金在时效过程中可以固溶体中析出Mg2Sc,它与α-Mg基体共格,有相当高的时效强化能力,提高合金的抗蠕变强度与硬度。因此,开发出了有高抗蠕变强度的Mg-Mn-Sc合金,如Mg-15Sc-1Mn合金和Mg-6Sc-1Mn合金,它们在350℃与30N/mm2的应力作用下的蠕变抗力比工业上早已应用着名的WE43的高约100倍。这些含SC高的合金经T5热处理后在镁固溶体基体上有大量的细小的弥散的Mg2Sc质点,是时效时从过饱和固溶体中析出的。遗憾的事,由于Sc的价格高昂,Mg-Sc-Mn合金不可能在工业上获得有规模的应用。为此,研发出了以Gd、Y、Zr等取代Sc的Mg-Mn系合金如Mg-Mn-Sc-Gd、Mg-Mn-Sc-Y和Mg-Mn-Y-Sc等四元合金,不过它们的价格也居高不下,应用前景也不会广。

责任编辑:淮金

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