喷射沉积镁合金的性能

2017-02-13 11:58:55 作者：本网整理来源：镁谷微言分享至：

AZ91D铸造镁合金.jpg

    喷射沉积法是制备高性能镁合金的有效工艺，合金材料的各项性能都得全面的提升，并可制备任何成分的合金，提高合金化元素浓度，为新型镁合金和高性能镁合金的研发和应用开辟了广阔的前景，合金中还可以含一些非常规的合金化元素，它们形成的金属间化合物和细微的弥散相粒子，可使合金具有优异的力学性能和抗腐蚀性能。

    美国加州大学欧文分校拉弗尼亚等是最早从事镁合金喷射沉积成形和挤压材料研究的科学家，他们对含有Mn、Ca、RE等的喷射沉积Mg-Al-Zn-X系合金的力学性能作了研究，发现它们的各项性能均比传统合金的高得多。也有关于Mg-Al-Zr和Mg-Zn-Zr系合金喷射成形材料的研究显示：LDC Mg5.6Zn0.3Zr合金和LDC Mg8.4Al-0.2Zr合金的强度与时效状态ZK60合金和AZ80合金相当的同时却具有更好的塑性。因为LDC合金会在挤压过程中发生再结晶，晶粒细化到5μm；而LDC Mg-Al-Zr合金甚至在413℃/5h固溶处理和205℃/20h人工时效后，晶粒也未粒化，因为合金中存在大量稳定的细小沉淀相Al3Zr。

    Mg-Al-Zn-Nd合金喷射沉积合金的性能

    喷射沉积工艺能明显提高稀土镁合金的性能，它们的晶粒细小，组织均匀，抗拉强度Rm比铸锭冶金材料的高17%，屈服强度高28%，伸长率A增长8.5个百分点。WE54合金喷射沉积材料晶粒为10μm~30μm，远小于铸锭冶金的。沉积锭坯中从中层到上层的组织均匀，晶粒为约20μm的等轴晶，上层顶面晶粒最细。底部的晶粒粗，越接近底部越粗些。喷射沉积WE54合金为等轴晶组织，平均尺寸为20μm，孔隙度≤5%。

    喷射沉积镁合金QE22与相应的铸造合金相比，晶粒细小，组织均匀，无宏观偏析，强度提高40%，伸长率增加3~10个百分点，抗蚀性上升1/3，沉积坯孔隙率4.4%，含氢量可低到2PPM，只有镁粉氢含量的1/6.5。

    气体雾化及喷射沉积镁合金的性能

    气体雾化及喷射成形镁合金的性能见下表，如未作说明，则材料为挤压状态的。在合金前面的LDC-动态压实，SF-喷射成形，Ca-铸造，GA-气体雾化。德国图克劳斯撒尔（Tu-Clausthal）材料研究所对镁合金气体雾化沉积工艺作了深入的研究，采用感应加热不锈钢坩埚炼镁合金，以感应加热导流管将熔体导入雾化器喷嘴，用高速高压气流雾化。

    喷射沉积技术不仅用于生产传统镁合金如高温合金WE54（工作温度可达300℃）、抗蠕变砂型铸造镁合金QE22、压铸合金AS21和高温压铸合金AE42，还可用于制备和开发新的镁合金如Mg-Al-Ca、Mg-Al-Ca-Si合金等。在喷射沉积制备镁合金时应特别注意安全，可向隋性保护气体中加入1V0.1%氧钝化处理粉末，以防喷射沉积过程液滴和过喷粉末自燃，同时为了安全处理过喷粉末，需要在生产后对粉末再钝化处理一次。