镁合金的成分、组织和力学性能.pptx
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加工状态 铸态 变形状态 σb／MPa σs／MPa E/ GPa ε(％) ψ(％) HBS
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30 36
2.2 纯镁－纯镁的ຫໍສະໝຸດ 性物理性能单位 g/cm3
W/m· k μm/m· k %35MPa J/l· k kJ/l
AZ91 1.81
AM 60
A380 压铸 合金 320 160
A356 T6 262 185 186 205 90
尼龙 195 170
ABS 45 40
钢 ~330 ~200
220
0.1%蠕变强度
无缺口冲击强度 有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
MPa
J J % GPa GPa
125℃
34
6 1.5 3
51
AM60 1.79
61
A380 DC
A356 T6
镁物理性能的优点
尼龙 1.4
0.33
ABS 1.05
0.28
钢 7.8
14
比重
传热系数
2.74
96
2.69
159
膨胀系数
减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
26
29 1900 673 470-595 0.02
25.6
52
34
22 3.2 8-15 45
135
3.5 11
4 72 27
5 73 28 80
8 8.9
17 2.1
30-50 207 83 140
Ambient Ambient
45 14 65
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30 36
2.2 纯镁－纯镁的ຫໍສະໝຸດ 性物理性能单位 g/cm3
W/m· k μm/m· k %35MPa J/l· k kJ/l
AZ91 1.81
AM 60
A380 压铸 合金 320 160
A356 T6 262 185 186 205 90
尼龙 195 170
ABS 45 40
钢 ~330 ~200
220
0.1%蠕变强度
无缺口冲击强度 有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
MPa
J J % GPa GPa
125℃
34
6 1.5 3
51
AM60 1.79
61
A380 DC
A356 T6
镁物理性能的优点
尼龙 1.4
0.33
ABS 1.05
0.28
钢 7.8
14
比重
传热系数
2.74
96
2.69
159
膨胀系数
减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
26
29 1900 673 470-595 0.02
25.6
52
34
22 3.2 8-15 45
135
3.5 11
4 72 27
5 73 28 80
8 8.9
17 2.1
30-50 207 83 140
Ambient Ambient
45 14 65
《镁合金教育资料》课件
镁合金相关领域的研究论文和专利
列举镁合金相关领域的研究论文和专利作为参考。
镁合金的行业标准和技术规范
介绍镁合金制造和应用中的行业标准和技术规范。
镁合金相关的图书和学术专著
推荐镁合金相关的图书和学术专著供进一步阅读。
展望镁合金在未来的发展前景，包 括新材料、新应用和新技术。
五、总结与展望
1 镁合金市场前景分析
2 镁合金的应用前景展望 3 镁合金研究的一些挑
战和亟待解决的问题
分析镁合金市场的发展前景
展望镁合金在各行业中的应
和商业机会。
用前景和潜在需求。
讨论在镁合金研究中可能面
临的挑战和需要解决的问题。
六、参考文献
化学性质
介绍镁合金与其他元素和物质的 反应性和耐蚀性。
机械性能和加工性能
评估镁合金的强度、韧性和可加 工性。
四、镁合金的应用案例与前景展望
汽车和航空航天领域的应用 案例
探索镁合金在汽车和航空航天工业 中的实际应用示例。
生物医学材料领域的应用案 例
介绍镁合金在生物医学材料制备和 植入中的潜在应用。
镁合金的发展趋势和前景展 望
《镁合金教育资料》PPT 课件
这是一份关于镁合金的 PPT 课件。通过本课件，您将了解镁合金的背景介绍、 组成和制造、性能和特点、应用案例与前景展望等内容。
一、背景介绍
镁合金的概念
了解镁合金的定义和基本概念。
镁合金的应用领域
探索镁合金在不同领域中的广泛应用，如汽车、航空航天等。
镁合金的优点
介绍镁合金相对于其他材料的优势和特点。
二、镁合金的组成和制造
1
镁合金的主要组成成分
详细讨论镁合金的主要组成成分和相互比例。
列举镁合金相关领域的研究论文和专利作为参考。
镁合金的行业标准和技术规范
介绍镁合金制造和应用中的行业标准和技术规范。
镁合金相关的图书和学术专著
推荐镁合金相关的图书和学术专著供进一步阅读。
展望镁合金在未来的发展前景，包 括新材料、新应用和新技术。
五、总结与展望
1 镁合金市场前景分析
2 镁合金的应用前景展望 3 镁合金研究的一些挑
战和亟待解决的问题
分析镁合金市场的发展前景
展望镁合金在各行业中的应
和商业机会。
用前景和潜在需求。
讨论在镁合金研究中可能面
临的挑战和需要解决的问题。
六、参考文献
化学性质
介绍镁合金与其他元素和物质的 反应性和耐蚀性。
机械性能和加工性能
评估镁合金的强度、韧性和可加 工性。
四、镁合金的应用案例与前景展望
汽车和航空航天领域的应用 案例
探索镁合金在汽车和航空航天工业 中的实际应用示例。
生物医学材料领域的应用案 例
介绍镁合金在生物医学材料制备和 植入中的潜在应用。
镁合金的发展趋势和前景展 望
《镁合金教育资料》PPT 课件
这是一份关于镁合金的 PPT 课件。通过本课件，您将了解镁合金的背景介绍、 组成和制造、性能和特点、应用案例与前景展望等内容。
一、背景介绍
镁合金的概念
了解镁合金的定义和基本概念。
镁合金的应用领域
探索镁合金在不同领域中的广泛应用，如汽车、航空航天等。
镁合金的优点
介绍镁合金相对于其他材料的优势和特点。
二、镁合金的组成和制造
1
镁合金的主要组成成分
详细讨论镁合金的主要组成成分和相互比例。
镁合金教育资料PPT课件
开
防止飞散的隔板
关 盒
火 苗
飞
窜
镁 粉
插入插座时发生电火花
灭 火 器 灭火砂
（事故与对策） 准备将镁铸件割断、将工具的插头 插入插座时，产生的电火花把旁边 堆积的镁粉引燃，火势一直蔓延到 屋顶大梁上。
最后用灭火器将木制房屋的火灾灭 掉。
不过因为地面上没有镁粉、都被收 到容器里，所以才没有酿成大祸。 对策：1.通常清扫不到的屋顶也要
事故事例⑤
（事故事例 3. 5－①） NC车床加工时着火
火花落下
（事故与对策） 车床在切削铸件时细小的镁屑着火并且掉落下去，把下面堆积的镁屑也引燃了 。由于操作员没有及时发现，直到车床的电线都引燃了火才被灭掉。 火是用干燥砂灭掉的。 因为在切削加工中没有及时清理碎屑，使镁屑大量堆积是造成此事故的原因。
温度 可燃物的着火温度
支燃物 主要是氧气
具备这3点时就会引起燃烧
相反如果其中的１个条件去除则不会发生燃烧
也就是说火可以被灭掉
关于灭火器与灭火材料
可以使用
・金属火灾用灭火器 ・干燥砂 ・铸铁的切屑
不可使用
・一般火灾用灭火器 ・水 ・含有水分的砂子、生锈的切屑
金属用灭火器
铸铁的切屑
一般灭火器
喷水
镁的保管与回收
（事故事例 3. 5－③） 因使用砂轮机疏忽造成的事故
湿 式 集 尘 器 管道
（事故与对策） 在使用砂轮机精修镁合金铸件的过程中，由于排气管内积存了大量镁粉使 吸力下降，操作员就用铁棒伸入排气管想把镁粉拨开。 这时砂轮还在旋转，与铁棒摩擦产生的火花将残留在排气管内的镁粉引燃 、喷射出强烈的火炎。 虽然拿铁棒的操作员躲开了火炎，但是距离他3米远外的其他的操作员却被 火烧伤并死亡。所以导致这个事故发生的原因就是 集尘器的日常保养没做好以及把铁棒伸入旋转着的砂轮机中。
镁合金基础知识
图2-2 镁合金的分类
目前国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金， 目前国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金，主 要有以下4个系列 个系列： 系列 系列Mg-Al-Zn；AM系列 系列Mg-Al要有以下 个系列：AZ系列 ； 系列 Mn；AS系列 系列Mg-Al-Si和AE系列 系列Mg-Al-RE。 ； 系列 和 系列 。 我国铸造镁合金主要有如下三个系列： 我国铸造镁合金主要有如下三个系列：Mg-Zn-Zr、Mg、 Zn-Zr-RE和Mg-Al-Zn系列。 系列。 和 系列 变形镁合金有Mg-Mn、Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr。 、 变形镁合金有 和 。 中国镁合金牌号与美国镁合金牌号对比见表2-3。 中国镁合金牌号与美国镁合金牌号对比见表 。 常见压铸镁合金和变形镁合金的化学成分分别见表2-4、 常见压铸镁合金和变形镁合金的化学成分分别见表 、 表2-5。 。 镁合金热处理采用与铝合金同样的系统标示。 镁合金热处理采用与铝合金同样的系统标示。 常用的有： 固溶处理， 人工时效， 常用的有：T4—固溶处理，T5—人工时效，T6—固溶处 固溶处理 人工时效 固溶处 理后人工时效。 理后人工时效。
典型的拉弗斯相包括三种： 立方)、 六方)、 典型的拉弗斯相包括三种：MgCu2(立方 、MgZn2(六方 、 立方 六方 MgNi2(六方 。 六方)。 六方 MgCu2型有 型有LaMg2； 型有 ； MgZn2型有 型有BaMg2、CaMg2。 型有 、 。 化合物的稳定性可用熔点来表示， 化合物的稳定性可用熔点来表示，表2-1列出镁合金化合 列出镁合金化合 物的熔点。 物的熔点。 可见， 熔点最低， 熔点最高。 可见，Mg17Al12熔点最低，Mg2Si熔点最高。所以， 熔点最低 熔点最高 所以， Mg-Al合金耐高温性能较差，而Mg-Si耐高温性能较好。 合金耐高温性能较差， 耐高温性能较好。 合金耐高温性能较差 耐高温性能较好
镁合金压铸材料化学成份和力学性能
抗拉强度<B> MPa 283
230 220
220
220 185
225 215 320 262
屈服强度(拉 MPa 212
伸)<B><E>
屈服强度(压
MPa
---
缩)<H>
160 150
130
120 105
165 ---
130
--- ---
140 140 160 185 --- 140 --- 186
凝固范围
0C 470-595 540-615 540-595 555-615 --- --- ---
腐蚀失重
Mg/cm/d 0.02
0.05
0.1
(3 天 5% NaCl)
--- --- --- 0.5
三、镁合金机械性能及物理性能
镁合金机械性能
机械性能 单位 AG40A AZ91D AZ81 AM60B AM50A AM20 AE42 AS41B A380 A356(T6)
比热
KJ/Kg℃
0.8 1.05 1.0 1.02 1.0
1.0 1.01
热膨胀系数 Μm/m℃ 27．4 25.0 25.0 25.6 26.0 26.0 26.1 16.1 22
热传导系数 W/m℃ 113 72<C> 51<B> 62<B> 62<B> 60<B> 68<B> 68<B> 96
159 0.33 0.28 14
膨胀系数 μm/m0k 26
25.6
22
21.5 34.5 76.5 12
减振性能 %@35MPa 29
镁合金的成分组织和力学性能
•
❖ 典型的拉弗斯相包括三种：MgCu2(立方)、MgZn2(六方) 、MgNi2(六方)。
❖ MgCu2型有LaMg2； ❖ MgZn2型有BaMg2、CaMg2。 ❖ 化合物的稳定性可用熔点来表示，表2-1列出镁合金化合
物的熔点。 ❖ 可见，Mg17Al12熔点最低，Mg2Si熔点最高。所以，
❖ 合金成分和铸造工艺对组织结构有重要的影响。 ❖ 合金元素，尤其是稀土元素RE引起中间相结构的复杂变化
，对镁合金的组织和性能产生很大的影响。
•
2. 3. 1 Mg-Al系合金组织
❖ 根据Mg-Al二元相图(见图2-4)，Mg-Al系铸造合金组织 在平衡状态下是由相和 (Mg17Al12)相组成的。
❖ Th也是镁合金的一种合金元素，组成合金系：Mg-Th-Zr ，Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr。因Th具有放射性， 基本不再使用。
❖ 按有无Al，分为含Al镁合金和不含Al镁合金； ❖ 按有无Zr，可分含Zr合金和不含Zr合金。 ❖ 根据加工工艺划分，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合
金两大类(见图2-2)。两者没有严格的区分，铸造镁合金 如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可以作为锻 造镁合金。
•
•图2-2 镁合金的分类
•
❖ 目前国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金，主 要有以下4个系列：AZ系列Mg-Al-Zn；AM系列Mg-AlMn；AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。
•
❖ (4) 硅 ❖ 可改善压铸件的热稳定性能与抗蠕变性能。 ❖ 因为在晶界处可形成细小弥散的析出相Mg2Si，它具有
CaF2型面心立方晶体结构，有较高的熔点和硬度。 ❖ 但在铝含量较低时，共晶Mg2Si相易呈汉字型，大大降低
生物医用镁合金 PPT课件
采用身体略向前倾的姿势有利于将上颌窦内积存的分泌物排出体外发展前景镁合金作为现有的金属生物材料的新一代替代品具有许多无可比拟的优势但同时它自身的耐腐蚀性能偏低仍然是我们面临的亟待解决的问题相信随着研究的逐步深入化和系统化在不久的将来镁及镁合金必将在未来的生物材料领域得到广泛的应用
生物医用镁合金
概述
潜在优势
• 镁合金作为生物医用材料，在力学性能、生物 相容性和可降解性三方面具有突出的优势 。
• 1、力学性能
• 镁及镁合金有高的比强度和比刚度,纯镁的比强度为 133GPa/(g/cm3),而超高强度镁合金的比强度已达到480 GPa/(g/cm3),比Ti6Al4V的比强度(260 GPa/(g/cm3))高 出近1倍。镁及镁合金的杨氏模量（约为45GPa）更接 近人骨的弹性模量(20GPa),能有效降低应力遮挡效应。 镁与镁合金的密度（约为1.7g/cm3）与人骨密度 (1.75g/cm3)接近, 符合理想接骨板的要求。因而用镁及 镁合金作为骨固定材料,能够在骨折愈合的初期提供稳定 的力学环境,逐渐而不是突然降低其应力遮挡作用,使骨 折部位承受逐步增大乃至生理水平的应力刺激,从而加速 愈合,防止局部骨质疏松和再骨折。
1、纯化镁合金
• 由于医用镁合金在体内主要通过电化学反应产生 腐蚀，杂质元素在镁合金基体中作为阴极相，促 进微电偶电池的形成，加速了基体的电化学腐蚀。 因而，提高医用镁合金的纯度，控制有害元素的 含量，使其处在允许的极限浓度范围内，可以显 著降低材料的腐蚀速率和改善镁合金的力学性能。
• 通过纯化镁合金的方法，虽然可以有效减缓镁合 金的降解，但是往往在去除杂质的同时，因为固 定相的减少，导致相应的力学性能降低
• 镁及镁合金由于密度低，比强度、比刚度高等优 异的综合性能已被广泛应用在航空航天、电子通 信、汽车制造等领域。从这十几年来国内外对镁 及镁合金各方面的报道发现镁作为硬组织植入材 料，与现已投入临床使用的各种金属植入材料相 比，具有资源丰富、与人骨的密致骨密度相近、 加工性能良好、能有效地缓解应力遮挡效应等优 势，另外镁离子对人体的微量释放是有益的，且 镁及其合金与生物相容性好、资源丰富、价格低。
生物医用镁合金
概述
潜在优势
• 镁合金作为生物医用材料，在力学性能、生物 相容性和可降解性三方面具有突出的优势 。
• 1、力学性能
• 镁及镁合金有高的比强度和比刚度,纯镁的比强度为 133GPa/(g/cm3),而超高强度镁合金的比强度已达到480 GPa/(g/cm3),比Ti6Al4V的比强度(260 GPa/(g/cm3))高 出近1倍。镁及镁合金的杨氏模量（约为45GPa）更接 近人骨的弹性模量(20GPa),能有效降低应力遮挡效应。 镁与镁合金的密度（约为1.7g/cm3）与人骨密度 (1.75g/cm3)接近, 符合理想接骨板的要求。因而用镁及 镁合金作为骨固定材料,能够在骨折愈合的初期提供稳定 的力学环境,逐渐而不是突然降低其应力遮挡作用,使骨 折部位承受逐步增大乃至生理水平的应力刺激,从而加速 愈合,防止局部骨质疏松和再骨折。
1、纯化镁合金
• 由于医用镁合金在体内主要通过电化学反应产生 腐蚀，杂质元素在镁合金基体中作为阴极相，促 进微电偶电池的形成，加速了基体的电化学腐蚀。 因而，提高医用镁合金的纯度，控制有害元素的 含量，使其处在允许的极限浓度范围内，可以显 著降低材料的腐蚀速率和改善镁合金的力学性能。
• 通过纯化镁合金的方法，虽然可以有效减缓镁合 金的降解，但是往往在去除杂质的同时，因为固 定相的减少，导致相应的力学性能降低
• 镁及镁合金由于密度低，比强度、比刚度高等优 异的综合性能已被广泛应用在航空航天、电子通 信、汽车制造等领域。从这十几年来国内外对镁 及镁合金各方面的报道发现镁作为硬组织植入材 料，与现已投入临床使用的各种金属植入材料相 比，具有资源丰富、与人骨的密致骨密度相近、 加工性能良好、能有效地缓解应力遮挡效应等优 势，另外镁离子对人体的微量释放是有益的，且 镁及其合金与生物相容性好、资源丰富、价格低。
镁合金材料课件
化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。通过
控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐
蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用 量最大的AZ91合金。
变形镁合金
与铸造镁合金相比，变形镁合金材料比铸造 镁合金材料具有更高的强度，更好的延展性，更 多样化的力学性能，从而满足更多样的结构件的 需求。研究与开发新型变形镁合金，开发变形镁 合金生产新工艺，是国际镁协会（IMA）在2000年 提出的发展镁合金材料的最重要、最具挑战性且 是最长远的目标和计划。
二、镁合金的分类和性能
按化学成分
Mg-Mn，Mg-AL-Mn(AM)，Mg-AlZn-Mn(Az)，Mg-Zn-Zr(Z
强烈的细化晶粒作用
按加工工艺
铸造镁合金和变形镁合金
铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其 是采用压铸工艺（Die Casting）生产。压铸工艺生 产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良 和可生产薄壁及复杂形状铸件。 最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金
国外专家认为镁合金研究与开发基本可分为4个 阶段：铸造镁合金、压铸镁合金、变形镁合金、快速 凝固镁合金。
国际镁协会（IMA）在2000年提出的发展镁合金
材料的战略。
目前，主要是采用传统铸造工艺生产镁合金；
近期的研究工作主要集中在镁合金压铸和半固态
触变压铸技术上；
变形镁合金的发展是长远的目标和计划。
镁合金具有轻量化、高比强度、电 磁屏蔽、高阻尼性的特点,可满足航 空航天领域对轻质、吸噪、减振、 防辐射的要求，也是减轻武器装备 质量，实现轻量化，提高各项战术 性能的理想结构材料。
减重-推力-射程
镁合金材料在3C产业上的应用
computer
控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐
蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用 量最大的AZ91合金。
变形镁合金
与铸造镁合金相比，变形镁合金材料比铸造 镁合金材料具有更高的强度，更好的延展性，更 多样化的力学性能，从而满足更多样的结构件的 需求。研究与开发新型变形镁合金，开发变形镁 合金生产新工艺，是国际镁协会（IMA）在2000年 提出的发展镁合金材料的最重要、最具挑战性且 是最长远的目标和计划。
二、镁合金的分类和性能
按化学成分
Mg-Mn，Mg-AL-Mn(AM)，Mg-AlZn-Mn(Az)，Mg-Zn-Zr(Z
强烈的细化晶粒作用
按加工工艺
铸造镁合金和变形镁合金
铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其 是采用压铸工艺（Die Casting）生产。压铸工艺生 产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良 和可生产薄壁及复杂形状铸件。 最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金
国外专家认为镁合金研究与开发基本可分为4个 阶段：铸造镁合金、压铸镁合金、变形镁合金、快速 凝固镁合金。
国际镁协会（IMA）在2000年提出的发展镁合金
材料的战略。
目前，主要是采用传统铸造工艺生产镁合金；
近期的研究工作主要集中在镁合金压铸和半固态
触变压铸技术上；
变形镁合金的发展是长远的目标和计划。
镁合金具有轻量化、高比强度、电 磁屏蔽、高阻尼性的特点,可满足航 空航天领域对轻质、吸噪、减振、 防辐射的要求，也是减轻武器装备 质量，实现轻量化，提高各项战术 性能的理想结构材料。
减重-推力-射程
镁合金材料在3C产业上的应用
computer
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一价银在二价镁中的溶解度比三价铟在镁中的溶解度要 小得多。
2．2．2 镁合金成分与牌号
❖ 目前，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。
❖ 镁合金中合金元素代号见表2-2。 ❖ 镁合金牌号中两位数字表示主要合金元素的名义质量分
数(％)。其局限性是不能表示出有意添加的其它元素。 ❖ 由于这个原因，这种体系需要改进。 ❖ 后缀字母A、B、C、D、E等是指成分和特定范围纯度的
晶化合物或第二相的组成、结构以及形态和分布，可得 到性能完全不同的镁合金。 ❖ 镁合金的主要合金元素有Al、Zn和Mn等，有害元素有Fe、 Ni和Cu等(见图2-3)。
图2- 3 合金元素和有害金属对镁的腐蚀速率的影响 (3％NaCl溶液)
❖ (1) 铝
❖ 在固态镁中具有较大的固溶度，其极限固溶度为12.7％， 而且随温度的降低显著减少，在室温时的固溶度为2.0 ％左右。
第2章 镁合金的成分、组织和性能
2. 1 概述
❖ 工业用镁的纯度可达到99.9％，但是纯镁不能用作结构 材料。
❖ 在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的 镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料广泛应用。
❖ 在20世纪20年代至30年代晚期，镁合金的开发和应用达 到第一个高峰；在20世纪50年代，达到第二个高峰；从 20世纪90年代至今是第三个高峰。
物的熔点。 ❖ 可见，Mg17Al12熔点最低，Mg2Si熔点最高。所以，
Mg-Al合金耐高温性能较差，而Mg-Si耐高温性能较好。
表2-1 镁合金化合物的熔点
❖ (4) 原子价因素 ❖ 业已指出，当溶质和溶剂的原子价相差越大，则溶解度
越小。 ❖ 与低价元素相比，较高价元素在镁中的溶解度较大。 ❖ 所以，尽管Mg-Ag和Mg-In之间原子价差是相同的，但
❖ 尽管形成拉弗斯相的主要因素是尺寸因素，但是电子浓 度在确定其结构类型和稳定性方面起着重要作用。
❖ 典型的拉弗斯相包括三种：MgCu2(立方)、MgZn2(六方)、 MgNi2(六方)。
❖ MgCu2型有LaMg2； ❖ MgZn2型有BaMg2、CaMg2。 ❖ 化合物的稳定性可用熔点来表示，表2-1列出镁合金化合
❖ 常用的有：T4—固溶处理，T5—人工时效，T6—固溶处 理后人工时效。
表2-3 中国镁合金牌号与美国镁合金牌号对比
表2- 4 压铸镁合金的化学成分(质量分数)／％
表2-5 变形镁合金的化学成分(质量分数)／％
2. 2. 4 合金元素对组织和性能的影响
❖ 合金元素对镁合金组织和性能有着重要影响。 ❖ 上面已经提到，加入不同合金元素，可以改变镁合金共
金两大类(见图2-2)。两者没有严格的区分，铸造镁合金 如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可以作为锻 造镁合金。
图2-2 镁合金的分类
❖ 目前国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金，主 要有以下4个系列：AZ系列Mg-Al-Zn；AM系列Mg-AlMn；AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。
❖ Th也是镁合金的一种合金元素，组成合金系：Mg-Th-Zr， Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr。因Th具有放射性，基 本不再使用。
❖ 按有无Al，分为含Al镁合金和不含Al镁合金； ❖ 按有无Zr，可分含Zr合金和不含Zr合金。 ❖ 根据加工工艺划分，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合
❖ 我国铸造镁合金主要有如下三个系列：Mg-Zn-Zr、MgZn-Zr-RE和Mg-Al-Zn系列。
❖ 变形镁合金有Mg-Mn、Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr。 ❖ 中国镁合金牌号与美国镁合金牌号对比见表2-3。 ❖ 常见压铸镁合金和变形镁合金的化学成分分别见表2-4、
表2-5。 ❖ 镁合金热处理采用与铝合金同样的系统标示。
变化。 ❖ 如AZ91E表示主要合金元素为Al和Zn，其名义含量分别
为9％和1％，E表示AZ91E是含9％Al和1％Zn合金系列 的第五位。
表2-2 镁合金中合金元素代号
2．2．3 镁合金的分类及热处理
❖ 镁合金的分类有三种方式：化学成分、成形工艺和是否含 锆。
❖ 根据化学成分，以五个主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和 稀土为基础，组成基本合金系：Mg-Mn，Mg-Al-Mn， Mg-Al-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-AgRE-Zr，Mg-Y-RE
2．2．1 镁合金的合金化特点
❖ (1) 晶体结构因素 ❖ 根据休谟一饶塞里定则(Hume—Rothery Rules)，金属结
构相同，原子尺寸、电化学特征相近，才能形成无限固溶体。 镁具有密排六方晶体结构(hcp)，其它常用的密排六方金属 (如锌和铍)，不能满足上述条件，不能与镁形成无限固溶体。 只有镉可满足上述条件，在高温(>253℃)下，能与镁形成无 限固溶体。
❖ (2) 原子尺寸因素 ❖ 溶质和溶剂原子大小的相对差值在15％以内才可能形成无限
固溶体。如图2-1所示，对镁来说，金属元素中约有1／2可 能形成无限固溶体，约1／10的金属元素相对差值在15％左 右，其它则在15％以外。
❖
❖ (3) 电负性因素 ❖ 溶质元素与溶剂元素之间的电负性相差越大，生成的化
❖ 铝可改善压铸件的可铸造性，提高铸件强度。
❖ 但是，Mg17Al12在晶界上析出会降低抗蠕变性能。特 别是在AZ91合金中这一析出量会达到很高。
❖ 在铸造镁合金中铝含量可达到7％～9％，而在变形铝合 金中铝含量一般控制在3％～5％。
❖ 铝含量越高，耐蚀性越好。但是，应力腐蚀敏感性随铝 含量的增加而增加。
合物越稳定。Darken—Gurry理论认为，电负性差值大 于0.4的元素不易形成固溶体。 ❖ 镁具有较强的正电性，当它与负电性元素形成合金时， 几乎一定形成化合物。这些化合物往往具有拉弗斯 (Laves)型结构，同时其成分具有正常的化学价规律。 ❖ 拉弗斯相是一种金属间化合物，它借大小原子排列的配 合而实现密堆结构，其分子式为AB2，A原子半径大于B 原子半径。
2．2．2 镁合金成分与牌号
❖ 目前，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。
❖ 镁合金中合金元素代号见表2-2。 ❖ 镁合金牌号中两位数字表示主要合金元素的名义质量分
数(％)。其局限性是不能表示出有意添加的其它元素。 ❖ 由于这个原因，这种体系需要改进。 ❖ 后缀字母A、B、C、D、E等是指成分和特定范围纯度的
晶化合物或第二相的组成、结构以及形态和分布，可得 到性能完全不同的镁合金。 ❖ 镁合金的主要合金元素有Al、Zn和Mn等，有害元素有Fe、 Ni和Cu等(见图2-3)。
图2- 3 合金元素和有害金属对镁的腐蚀速率的影响 (3％NaCl溶液)
❖ (1) 铝
❖ 在固态镁中具有较大的固溶度，其极限固溶度为12.7％， 而且随温度的降低显著减少，在室温时的固溶度为2.0 ％左右。
第2章 镁合金的成分、组织和性能
2. 1 概述
❖ 工业用镁的纯度可达到99.9％，但是纯镁不能用作结构 材料。
❖ 在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的 镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料广泛应用。
❖ 在20世纪20年代至30年代晚期，镁合金的开发和应用达 到第一个高峰；在20世纪50年代，达到第二个高峰；从 20世纪90年代至今是第三个高峰。
物的熔点。 ❖ 可见，Mg17Al12熔点最低，Mg2Si熔点最高。所以，
Mg-Al合金耐高温性能较差，而Mg-Si耐高温性能较好。
表2-1 镁合金化合物的熔点
❖ (4) 原子价因素 ❖ 业已指出，当溶质和溶剂的原子价相差越大，则溶解度
越小。 ❖ 与低价元素相比，较高价元素在镁中的溶解度较大。 ❖ 所以，尽管Mg-Ag和Mg-In之间原子价差是相同的，但
❖ 尽管形成拉弗斯相的主要因素是尺寸因素，但是电子浓 度在确定其结构类型和稳定性方面起着重要作用。
❖ 典型的拉弗斯相包括三种：MgCu2(立方)、MgZn2(六方)、 MgNi2(六方)。
❖ MgCu2型有LaMg2； ❖ MgZn2型有BaMg2、CaMg2。 ❖ 化合物的稳定性可用熔点来表示，表2-1列出镁合金化合
❖ 常用的有：T4—固溶处理，T5—人工时效，T6—固溶处 理后人工时效。
表2-3 中国镁合金牌号与美国镁合金牌号对比
表2- 4 压铸镁合金的化学成分(质量分数)／％
表2-5 变形镁合金的化学成分(质量分数)／％
2. 2. 4 合金元素对组织和性能的影响
❖ 合金元素对镁合金组织和性能有着重要影响。 ❖ 上面已经提到，加入不同合金元素，可以改变镁合金共
金两大类(见图2-2)。两者没有严格的区分，铸造镁合金 如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可以作为锻 造镁合金。
图2-2 镁合金的分类
❖ 目前国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金，主 要有以下4个系列：AZ系列Mg-Al-Zn；AM系列Mg-AlMn；AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。
❖ Th也是镁合金的一种合金元素，组成合金系：Mg-Th-Zr， Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr。因Th具有放射性，基 本不再使用。
❖ 按有无Al，分为含Al镁合金和不含Al镁合金； ❖ 按有无Zr，可分含Zr合金和不含Zr合金。 ❖ 根据加工工艺划分，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合
❖ 我国铸造镁合金主要有如下三个系列：Mg-Zn-Zr、MgZn-Zr-RE和Mg-Al-Zn系列。
❖ 变形镁合金有Mg-Mn、Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr。 ❖ 中国镁合金牌号与美国镁合金牌号对比见表2-3。 ❖ 常见压铸镁合金和变形镁合金的化学成分分别见表2-4、
表2-5。 ❖ 镁合金热处理采用与铝合金同样的系统标示。
变化。 ❖ 如AZ91E表示主要合金元素为Al和Zn，其名义含量分别
为9％和1％，E表示AZ91E是含9％Al和1％Zn合金系列 的第五位。
表2-2 镁合金中合金元素代号
2．2．3 镁合金的分类及热处理
❖ 镁合金的分类有三种方式：化学成分、成形工艺和是否含 锆。
❖ 根据化学成分，以五个主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和 稀土为基础，组成基本合金系：Mg-Mn，Mg-Al-Mn， Mg-Al-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-AgRE-Zr，Mg-Y-RE
2．2．1 镁合金的合金化特点
❖ (1) 晶体结构因素 ❖ 根据休谟一饶塞里定则(Hume—Rothery Rules)，金属结
构相同，原子尺寸、电化学特征相近，才能形成无限固溶体。 镁具有密排六方晶体结构(hcp)，其它常用的密排六方金属 (如锌和铍)，不能满足上述条件，不能与镁形成无限固溶体。 只有镉可满足上述条件，在高温(>253℃)下，能与镁形成无 限固溶体。
❖ (2) 原子尺寸因素 ❖ 溶质和溶剂原子大小的相对差值在15％以内才可能形成无限
固溶体。如图2-1所示，对镁来说，金属元素中约有1／2可 能形成无限固溶体，约1／10的金属元素相对差值在15％左 右，其它则在15％以外。
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❖ (3) 电负性因素 ❖ 溶质元素与溶剂元素之间的电负性相差越大，生成的化
❖ 铝可改善压铸件的可铸造性，提高铸件强度。
❖ 但是，Mg17Al12在晶界上析出会降低抗蠕变性能。特 别是在AZ91合金中这一析出量会达到很高。
❖ 在铸造镁合金中铝含量可达到7％～9％，而在变形铝合 金中铝含量一般控制在3％～5％。
❖ 铝含量越高，耐蚀性越好。但是，应力腐蚀敏感性随铝 含量的增加而增加。
合物越稳定。Darken—Gurry理论认为，电负性差值大 于0.4的元素不易形成固溶体。 ❖ 镁具有较强的正电性，当它与负电性元素形成合金时， 几乎一定形成化合物。这些化合物往往具有拉弗斯 (Laves)型结构，同时其成分具有正常的化学价规律。 ❖ 拉弗斯相是一种金属间化合物，它借大小原子排列的配 合而实现密堆结构，其分子式为AB2，A原子半径大于B 原子半径。