镁课堂:(二十九)JDM系列高性能镁合金

2015年05月14日 10:48 9914次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

导读: JDM系列高性能镁合金是上海交通大学轻合金精密成形国家工程研究中心与其他单位共同研发的高性能镁合金,牌号中的JD为“交通”(Jiaotong)的缩写,M代表“镁”(magnesium)和汉字“镁”的拼音“mei”的缩写。他们对镁合金的组织、性能、加工成形技术作了系统的全面研究,所开发的高性能镁合金都含有稀土元素,代表性的合金有JDM1、JDM2A、JDM3、JDM4合金等,

     JDM系列高性能镁合金是上海交通大学轻合金精密成形国家工程研究中心与其他单位共同研发的高性能镁合金,牌号中的JD为“交通”(Jiaotong)的缩写,M代表“镁”(magnesium)和汉字“镁”的拼音“mei”的缩写。他们对镁合金的组织、性能、加工成形技术作了系统的全面研究,所开发的高性能镁合金都含有稀土元素,代表性的合金有JDM1、JDM2A、JDM3、JDM4合金等,合金的成分是在系统研究了Mg-Nd-Zn、Mg-Gd、Mg-Gd-Y、Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Ag、Mg-Y-Nd、Mg-Y-Sm、Mg-Dy-Gd-Nd、Mg-Y-Gd、Mg-Sm-Zn系合金的基础上确定的。
  研究人员针对镁合金强度较低和不易变形的问题,系统研究了Gd、Y、Nd、Dy等对组织和性能的影响,发现了稀土元素在镁中的固溶规律及合金的时效特性,在研究镁-重稀土体系的显微组织和精细结构基础上,找到了垂直于基面的时效析出相,探明了Mg-Gd-Y系合金的4阶段时效析出序列:
  α-Mg→β''→β'→β1→β
  首次发现了新的过渡相β1,它是通过β'相原位转变形核长大的,修正了日本学者对该体系时效序列的描述,研制成形有自主知识产权的Mg-Gd-Y-Zr系高性能镁合金,其T6铸件的抗拉强度>400N/mm2,轧制板材的抗拉强度Rm>500N/mm2,且有优良的抗拉Rm和抗蠕变强度。上海交通大学研制的典型稀土镁合金的基本特性如下:
  JDM1铸造合金  除主要合金元素Nd外,还含有少量的Zn、Zr、Ca,室温抗拉强度Rm=300N/mm2、屈服强度Rp0.2=140N/mm2、伸长率A=10%,工作温度可达250℃。
  JDM2A、JDM2B铸造镁合金  以重稀土元素Gd、Y等为主要合金元素的高强度合金,室温力学性能:屈服强度Rp0.2=240N/mm2~260N/mm2,抗拉强度Rm=370N/mm2~400N/mm2,伸长率A=3%~5%,铸造状态的显微组织由α-Mg与离异共晶Mg24(Cd,Y)相构成,工作温度可达300℃,它的高、低温力学性能比传统的高强度耐热镁合金WE54的还高。
  JDM2B铸造镁合金  是JDM2A合金的发展,用于铸造高温零件,它的Gd、Y含量的比JDM2合金的低一些,它的室温力学性能:F状态锻件的抗拉强度Rm≥310N/mm2,T6状态锻件的Rm≥420N/mm2;F状态锻件的屈服强度Rp0.2≥215N/mm2,T6状态的Rp0.2≥335N/mm2;F状态锻件伸长率A≥9.0%,T6状态的A≥5.0%。
  JDM3高稀土铸造镁合金  主要合金元素为Y、Gd、Zn,它的室温屈服强度Rp0.2=260N/mm2,抗拉强度Pm=290N/m2,伸长率A=0.6%。JDM3合金的显微组织由α-Mg与晶界上的Mg12ZnY化合金组成,因此,塑性差,但有良好的高温性能。
  JDM4含Ag的与高稀土的镁合金  主要合金元素的重稀土Gd、Y,还含有少量的Ag、Ca、Zr,铸件组织由α-Mg和离异共晶Mg5Gd组成,固溶处理与时效后强度显著升高,伸长率明显下降。铸件室温力学性能:屈服强度Rp0.2=300N/mm2,抗拉强度Rm=410N/mm2,伸长率2.3%。JDM4合金是目前世界上屈服强度最高的铸造镁合金。
  新型镁-稀合金的研制充分发挥了中国稀土和镁资源的优势,其性能达到领先水平,促进了中国镁及稀土产业的发展,受到国际材料领域的高度关注。
  可热处理强化稀土压·铸镁合金  为了克服常规镁合金压铸件内在气孔率较高、可焊性差、伸长率和韧性低等不足之处,交通大学重点对Mg-Sm-Zn、Mg-Nd系可热处强化合金及其真空工艺进行全面深入研究,取得了可喜的成就,研究中心副主任曾小勤教授在2011年7月21日于德国吕内堡举行的国际轻金属大会上获阳2011年度镁合金大奖。

责任编辑:陈岩

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