镁合金热处理简介
镁合金热处理简介
镁合金热处理各位领导、同事们：很荣幸能在这里和大家共同学习。
感谢公司领导给予我的机会！我进入公司的这两年多时间，从事了镁合金熔炼、铸造、压力加工、热处理等方面的一些工作。
今天，仅就自己在镁合金热处理方面工作、学习的部分收获及心得，与各位进行讨论。
由于水平有限，错误与不当处在所难免，请各位不吝赐教。
固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，统称为金属固态相变。
金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。
例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。
掌握金属固态相变规律及影响因素，采取措施控制相变过程，以获得预期组织，从而使其具有预期的性能。
常用的措施包括特定的加热和冷却工艺，也就是热处理。
钢铁的淬火，为的是快速冷却以保持其高温相，从而达到所需要的性能。
对于镁合金，常采用的热处理方式包括：均匀化退火（扩散退火）、固溶（淬火）（T4）、时效（T5）、固溶+时效（T6）、热水淬火+时效（T61）、去应力退火、完全退火等。
这里做以下方面简要介绍：1.均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。
那么，晶内偏析是如何形成的呢？这个，我们就需要了解结晶凝固过程，下图1为镁合金相图中最普通的Mg-Al相图：以AZ61为例，从相图中我们可以看到，从液相线开始，熔体开始凝固，形核随着温度下降开始长大，在每一个温度点，液相和固相图1 Mg-Al相图成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。
造成了晶粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀，也就是晶内偏析。
均质化退火，主要作用就是将铸件加热到一定温度，使物质迁移作用明显，消除晶粒内浓度梯度。
对于固溶、时效等热处理手段，更确切的来说，是利用合金元素在基体中溶解度随温度变化这一属性。
2.固溶处理。
基体不发生多型转变的合金系，室温平衡组织为α+β，α为基体固溶体，β为第二相。
当合金加热到一定温度是，β相将溶于基体而得到单相α相固溶体，这就是固溶化。
铝合金镁合金热处理工艺的比较研究
铝合金镁合金热处理工艺的比较研究铝合金和镁合金是现代工业中常见的金属材料，在汽车、航空、航天以及电子等领域都有广泛应用。
然而，这两种材料在使用过程中会遇到很多问题，例如强度不足、耐腐蚀性差等。
因此，需要进行热处理处理来改变这些材料的组织结构和性能特点。
本文将对铝合金和镁合金的热处理工艺进行比较研究，以探究哪种材料的热处理效果更好。
一、铝合金的热处理工艺铝合金是由铝、铜、锰、镁、硅等元素组成的合金，具有轻weight、高强度、高耐腐蚀性和良好的可加工性等特点。
铝合金通过热处理可以改善其强度和硬度，提高其耐腐蚀性和可加工性。
铝合金的热处理工艺包括固溶退火、时效处理和淬火等步骤：1.固溶退火：在480℃左右的温度下进行加热处理，使铝合金的固溶体中溶解其他元素，形成均匀的单相固溶体。
该过程可以增加铝合金的可加工性和塑性。
2.时效处理：在固溶退火后，将铝合金加热至100-200℃，使合金中的固溶体分解，形成脆性和硬度较高的质体。
该过程可以提高铝合金的强度和硬度。
3.淬火处理：在铝合金表面形成一层较硬的表面层，以提高铝合金的磨损耐用度。
二、镁合金的热处理工艺镁合金是由镁、铝、锌、锶、锗等元素组成的合金，具有轻weight、高比强度、高耐腐蚀性和良好的可加工性等特点。
镁合金也需要进行热处理来改变其组织结构和性能特点。
镁合金的热处理工艺一般包括固溶退火、时效处理、淬火和强化等步骤：1.固溶退火：在400-500℃的温度下进行加热处理，使镁合金中的固溶体达到均匀的状态。
2.时效处理：在固溶退火后，在100-250℃的温度下对镁合金进行时效处理，使镁合金中的固溶体分解，形成脆性和硬度较高的质体。
3.淬火：该步骤可使镁合金表面形成一层较硬的表面层，以提高其耐磨性。
4.强化：将镁合金固溶体中的氢、氧、氮等元素去除，使镁合金的组织结构更加致密，且具有良好的塑性和可加工性。
三、铝合金与镁合金热处理的比较1.机械性能比较铝合金的热处理可以大大提高其强度和硬度，但会降低其可塑性和韧性。
新能源汽车用镁合金的热处理与力学性能
新能源汽车用镁合金的热处理与力学性能随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视，新能源汽车产业蓬勃发展。
在新能源汽车的制造中，材料的选择至关重要，而镁合金因其独特的性能逐渐受到关注。
镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、减震性能好等优点，在实现汽车轻量化方面具有巨大潜力。
然而，要充分发挥镁合金在新能源汽车中的优势，其热处理工艺和力学性能的研究至关重要。
一、镁合金在新能源汽车中的应用优势新能源汽车对于轻量化的要求极高，因为车辆重量的减轻可以显著提高续航里程和能源利用效率。
镁合金的密度约为 174g/cm³，相比铝合金和钢铁，其重量更轻。
这使得在汽车零部件中使用镁合金能够有效降低整车重量，从而减少能源消耗。
此外，镁合金还具有良好的电磁屏蔽性能，能够有效减少车辆内部的电磁干扰，提高电子设备的稳定性和可靠性。
同时，镁合金的减震性能优于其他金属材料，能够提升车辆的行驶舒适性和稳定性。
二、新能源汽车用镁合金的常见热处理方法1、固溶处理固溶处理是将镁合金加热到一定温度，使合金元素充分溶解在基体中，形成过饱和固溶体，然后快速冷却。
这一过程可以提高镁合金的强度和塑性，改善其综合力学性能。
2、时效处理时效处理是将经过固溶处理的镁合金在一定温度下保温一段时间，使过饱和固溶体中的溶质原子析出，形成强化相，从而提高合金的强度。
时效处理的温度和时间对镁合金的性能有着重要影响。
3、退火处理退火处理主要用于消除镁合金在加工过程中产生的残余应力，提高其塑性和韧性。
退火温度和时间的选择需要根据具体的合金成分和加工工艺来确定。
三、热处理对新能源汽车用镁合金力学性能的影响1、强度经过适当的热处理，镁合金的强度可以得到显著提高。
固溶处理使合金元素均匀分布在基体中，时效处理则通过强化相的析出进一步增强合金的强度。
然而，热处理参数的不当选择可能导致强度下降。
2、塑性热处理对镁合金的塑性也有重要影响。
合理的固溶处理和退火处理可以改善镁合金的塑性，使其更容易加工成型。
热处理工艺对镁合金材料的耐腐蚀性和导热性的改善
热处理工艺对镁合金材料的耐腐蚀性和导热性的改善热处理工艺是通过加热和冷却过程，对材料的组织和性能进行调整和改善的方法。
对于镁合金材料来说，热处理工艺可以显著改善其耐腐蚀性和导热性。
首先，热处理可以改善镁合金材料的耐腐蚀性。
镁合金由于其优良的比强度和轻质特性，广泛应用于航空航天、汽车和电子设备等领域。
然而，直接使用的镁合金在大气环境下容易产生腐蚀现象。
热处理工艺常常使用如固溶处理、时效处理等方法，通过改变晶体结构和有序度，提高材料的耐腐蚀性能。
例如，固溶处理可以使合金中的杂质元素溶解入基体中，减少杂质元素与外界环境的接触，降低腐蚀速率。
时效处理则能够通过形成均匀的析出相，使晶体结构更加稳定，提高材料的抗腐蚀能力。
热处理后的镁合金具有更为紧密的晶界和更均匀的晶体结构，因此能够更好地抵抗腐蚀，延长其使用寿命。
其次，热处理也能改善镁合金材料的导热性能。
由于镁合金的导热性较差，传统的加工方法往往会将合金材料加工成薄壁结构，以提高其散热能力。
然而，这种方式会导致合金的强度下降。
热处理工艺可以通过改变合金的晶体结构和晶界特性，提高其导热性。
固溶处理可以改变合金中的晶体尺寸和晶粒取向，提高晶界的有序度，从而增加导热通道。
此外，时效处理还可以通过形成更为均匀的析出相，提高材料的热传导能力。
热处理后的镁合金具有更为细小的晶体尺寸、更高的导热通道密度和更均匀的导热路径，因此能够更好地传递和散发热量，提高其导热性能。
总结来说，热处理工艺对镁合金材料的耐腐蚀性和导热性能有显著改善作用。
通过固溶处理和时效处理等方法，可以改变合金的晶体结构、晶界特性和析出相，提高材料的耐腐蚀能力和导热性能。
这些改善措施对于提高镁合金材料的使用寿命、提高设备的热管理能力等方面具有重要意义。
随着研究和发展的进一步深入，相信热处理工艺对镁合金材料的改善还将继续取得更大突破，为镁合金在各个领域的应用提供更为可靠的支撑。
在热处理工艺中，还有一些其他方法可以进一步改善镁合金材料的耐腐蚀性和导热性。
镁及镁合金材料与热处理 教学PPT课件
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
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金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
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金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
镁合金热处理工艺
镁合金热处理工艺多数镁合金都可通过热处理来改善或调整材料的力学性能和加工性能。
镁合金能否通过热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。
当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。
镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。
镁合金热处理强化的特点是:合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢，因此固溶和时效处理时需要保持较长的时间。
另外，镁合金在加热炉中应保持中性气氛或通入保护气体以防燃烧。
一、退火退火可以显著降低镁合金制品的抗拉强度并增加其塑性，对某些后续加工有利。
变形镁合金根据使用要求和合金性质，可采用高温完全退火（O）和低温去应力退火（T2）。
完全退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工。
完全退火时一般会发生再结晶和晶粒长大，所以温度不能过高，时间不能太长。
当镁合金含稀土时，其再结晶温度升高。
AM60、AZ61、AZ60、AZ31镁合金经热轧或热挤压退火后组织得到改善。
去应力退火既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭中的残余应力。
二、固溶和时效1、固溶处理要获得时效强化的有利条件，前提是有一个过饱和固溶体。
先加热到单相固溶体相区内的适当温度，保温适当时间，使原组织中的合金元素完全溶入基体金属中，形成过饱和固溶体，这个过程就称为固溶热处理。
由于合金元素和基体元素的原子半径和弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变。
由此产生的应力场将阻碍位错运动，从而使基体得到强化。
固溶后屈服强度的增加将与加入溶质元素的浓度成二分之一次方比。
根据Hmue-Rothery规则，如果溶剂与溶质原子的半径之差超过14%～15%，该种溶剂在此种溶质中的固溶度不会很大。
而Mg的原子直径为3.2nm，则Li，Al，Ti， Cr，Zn，Ge，Yt，Zr，Nb，Mo，Pd，Ti，Pb，Bi等元素可能在Mg中会有显著的固溶度。
热处理工艺对镁合金材料的成形性和耐腐蚀性的改善
热处理工艺对镁合金材料的成形性和耐腐蚀性的改善镁合金是一种轻质高强度材料，具有优良的物理和机械性能，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，镁合金材料在成形性和耐腐蚀性方面存在一定问题。
通过热处理工艺可以有效改善镁合金材料的成形性和耐腐蚀性。
首先，热处理工艺可以改善镁合金材料的成形性。
镁合金材料的塑性低，容易形成裂纹和变形，限制了其在复杂形状的成型工艺中的应用。
常用的热处理工艺包括固溶处理、固溶时效处理等。
固溶处理可以使镁合金材料的晶粒尺寸变小，晶界粘结性增强，提高了其塑性和韧性。
固溶时效处理通过在固溶后进行时效处理，可以进一步改善材料的成形性能。
热处理后的镁合金材料具有较好的塑性，可以通过挤压、压铸等复杂成形工艺加工成各种复杂结构。
另外，热处理工艺也可以改善镁合金材料的耐腐蚀性。
镁合金材料在大气环境和潮湿条件下易被氧化、腐蚀，影响其使用寿命。
热处理工艺可以通过改变材料的晶体结构和表面特性，提高其耐腐蚀性。
例如，热处理可以使镁合金材料晶粒细化，晶界变得清晰，减少了腐蚀介质对材料的侵蚀。
同时，热处理工艺还可以通过形成表面氧化层提高镁合金材料的耐腐蚀性。
氧化层能够起到隔离和保护作用，减少腐蚀介质对镁合金材料的侵蚀。
此外，热处理工艺对镁合金材料的热稳定性和机械性能也有一定影响，进一步改善了材料的成形性和耐腐蚀性。
热处理过程中的加热和冷却过程可以调控材料的晶粒尺寸和组织结构，使其具有较好的热稳定性。
热处理还可以改善镁合金材料的硬度、强度和韧性，提高材料的抗拉、抗压等机械性能，从而进一步提高材料的成形性。
综上所述，热处理工艺可以改善镁合金材料的成形性和耐腐蚀性。
通过热处理工艺可以使材料的晶粒尺寸变小，晶界粘结性增强，提高材料的塑性和韧性，从而改善了其成形性。
同时，热处理工艺还可以形成表面氧化层，提高材料的耐腐蚀性。
热处理工艺对镁合金材料的热稳定性和机械性能也有一定影响，进一步提高了材料的成形性和耐腐蚀性。
第三章 镁及镁合金的热处理ppt课件
3.2 镁的合金化
Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn属于耐热镁合金，可在150250℃范围内工作。
稀土元素(RE)在镁合金中常用的有钕(Nd)、铈(Ce)、镧 (La)及其混合稀土(MM)。它们与镁构成类似的共晶系和 相近的相组成。 以Mg-Nd为例(图3-4)，在近镁 端552℃进行共晶转变
非连续析出大多从晶界或位错处开始，Mg17Al12相以片状 形成按一定取向往晶内生长，附近的δ 固溶体同时达到平 衡浓度。由于整个反应区呈片状结构，故有时也称为珠光
体型沉淀。反应区和未反应区有明显的分界面，后者的成
分未发生变化，仍保持原有的过饱和程度。
3.3.1 镁合金固态相变特点
从晶界开始的非连续析出进行到一定程度后，晶内产生连 续析出。Mg17Al12相以细小片状形式沿基面(0001)生长， 与此相应，基体含铝量不断下降，晶格常数连续长大，由 于此时晶格常数变化是连续的，故有此名。 连续及非连续析出在时效组织中所占相对量与合金成分、 淬火加热温度、冷却速度及时效规程等因素有关。在一般 情况下，非连续析出优先进行，特别在过饱和程度较低、 固溶体内存在成分偏析及时效不充分的情况下，更有利于 发展非连续析出；反之，在含铝量较高、铸锭经均匀化处 理及采用快速淬火及时效温度较高时，则连续析出占主导 地位。
3.1 镁及镁合金的基本特征
③良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的 100倍，钛合金的300～500倍。
④切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他 合金。
⑤镁合金的铸造性能良好，几乎所有的铸造工艺 都可铸造成形。
3.2 镁的合金化
3.2.1 镁合金的分类
国际上倾向于采用美国试验材料协会（ASTM)使 用的方法来标记镁合金。
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镁合金热处理
各位领导、同事们：
很荣幸能在这里和大家共同学习。
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我进入公司的这两年多时间，从事了镁合金熔炼、铸造、压力加工、热处理等方面的一些工作。
今天，仅就自己在镁合金热处理方面工作、学习的部分收获及心得，与各位进行讨论。
由于水平有限，错误与不当处在所难免，请各位不吝赐教。
固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，统称为金属固态相变。
金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。
例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。
掌握金属固态相变规律及影响因素，采取措施控制相变过程，以获得预期组织，从而使其具有预期的性能。
常用的措施包括特定的加热和冷却工艺，也就是热处理。
钢铁的淬火，为的是快速冷却以保持其高温相，从而达到所需要的性能。
对于镁合金，常采用的热处理方式包括：均匀化退火（扩散退火）、固溶（淬火）（T4）、时效（T5）、固溶+时效（T6）、热水淬火+时效（T61）、去应力退火、完全退火等。
这里做以下方面简要介绍：
1.均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。
那么，晶内偏析是如何形成的呢？这个，我们就需要了解结晶凝固过程，下图1为镁合金相图中最普通的Mg-Al相图：
以AZ61为例，从相图中我们可以看到，从液相线开始，熔体开始凝固，形核随着温度下降开始长大，在每一个温度点，液相和固相
图1 Mg-Al相图
成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。
造成了晶粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀，也就是晶内偏析。
均质化退火，主要作用就是将铸件加热到一定温度，使物质迁移作用明显，消除晶粒内浓度梯度。
对于固溶、时效等热处理手段，更确切的来说，是利用合金元素在基体中溶解度随温度变化这一属性。
2.固溶处理。
基体不发生多型转变的合金系，室温平衡组织为α+β，α为基体固溶体，β为第二相。
当合金加热到一定温度是，β相将溶于基体而得到单相α相固溶体，这就是固溶化。
如果合金从该温度以足够大的速度冷却下来，合金元素的扩散和重新分配来不及进行，β相就不能形核和长大，α固溶体中就不可能析出β相，而且由于基体固溶体在冷却过程中不发生多型性转变，因此这时合金的室温
组织为α单相过饱和固溶体，这就是固溶处理。
在镁合金热处理中，固溶处理能够起到一定的强化作用。
其强化机理如下：
对于理想晶体，原子以空间点阵形式排布，下图2所示为金属原子的二维排布点阵：
图2理想晶体二维点阵图3发生晶格畸变的二维点阵当溶质原子进入基体后，引起溶剂原子晶格畸变，使原子间距离改变，不再是该温度下的平衡距离r0，从而原子间相互作用的合力不为零，原子势能不为零，产生了晶格畸变能，从而使材料在一定程度上得到强化。
3.时效处理。
其本质是脱溶或沉淀，也是镁合金强化的一种有效热处理方式。
时效是一种手段。
脱溶，顾名思义，就是将固溶体中的溶质从熔体中脱离出来，沉淀析出。
固溶处理后获得的过饱和固溶体，为亚稳过饱和相，有自发分解的趋势，若置于足够高的温度下时效，最终将形成平衡脱溶相。
脱溶出来的β相弥散分布在α相基体中，起钉扎作用，阻止材料内部滑移、孪晶等的产生，起到强化作用。
4.实际工作中的热处理效果。
下表1是我们实际工作中一些镁及镁合金挤压件的典型力学性能。
表1不同镁（合金）不同状态典型力学性能比较
合金状态抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 纯镁挤压态165 105 8
AZ80
挤压态3432399时效（T5）3782844固溶+时效（T6）4142976
从上表中我们可以发现，1）纯镁件，由于基体中没有固溶引起的晶格畸变，也就没有晶格畸变能所引起的固溶强化。
2）经过时效处理后，由于β相在α相基体中的弥散沉淀，使材料强度得到提高。
3）经过固溶+时效处理后，由于固溶处理可以使β相比较充分的溶解，使得β相沉淀析出更加均匀，也就是在材料内部分布的更加均匀，所以材料强度进一步提高。
5.固溶、时效处理的必要条件。
在工作中，我们会发现，有些镁合金（例如AZ61、AZ80、AZ91等）可以通过固溶、时效等手段得到强化，而有些镁合金（AZ31、AZ40等）则不能通过这些手段进行强化，这是为什么呢？可固溶、时效强化处理的镁合金应至少满足以下性质：
1）该镁合金材料中，在工作条件下，强化元素含量必须大于其在基体中溶解度，例如，铝元素在镁基体中的溶解度为 5.5%，也就是说，铝作为主要合金元素的镁合金中，铝含量小于5.5%时，固溶、时效处理一般起不到强化作用；
2）该镁合金材料中，强化元素在溶剂基体中的溶解度，受温度影响变化明显，也就是溶解度的温度敏感性。
这个可以从合金相图相变线的斜度上看出来。
具体的这里就不做赘述了。
通过相图分析合金元素溶解度的温度敏感性，我们可以理论上确
定该合金材料的热处理工艺，再在实践中进行适当修正，可最后确定该材料热处理工艺。
6.理论联系实践，促进生产发展。
我们在技术中心，有较多的自由支配时间，可以更好的学习理论知识，并进行一些实验；在生产一线，有着丰富的实践经验。
作为技术人员，必须多下车间、多了解自己在理论上接触不到的生产中所遇到的经验教训，与一线人员多交流、讨论，进行吸收、分析、总结，共同探讨，更好的为生产服务。
在某军工产品的生产中，所采用材料为YGB08合金。
在以前，生产上认为，合金成分控制在牌号所要求的范围内就行了。
但是，通过该军工产品的生产实践发现，针对不同的部件、不同的组织、性能要求，必须在牌号要求的大范围内确定小范围。
再比如某客户对材料性能提出要求，强度要高，达到380MPa以上，延伸率要低，低于5%。
通过实践经验，我们发现合金元素及其添加量对材料性能影响的规律，在原有某合金的基础上，调整成分及工艺，最终达到客户要求。
由于时间有限，先和大家讨论到这里。
由于工作经验、学术水平有限，镁合金热处理专业博大精深，我不过是略触皮毛，错误与疏漏处很多，请各位领导及前辈们不吝赐教，非常感谢！。