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镁课堂:(五十)镁的塑性为什么不如铝的?
来源:千禧彩票    发布时间:2020-11-13 06:03:03

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镁及镁合金的塑性成形与加工性能颇高铝的,虽然它们也可以在一定的温度展开轧制、断裂、拉拔、切削等压力加工,但其道次加工亲率比铝的较低得多,铝可以在室温下展开压力加工,总加工亲率平均60%或更大一些,而镁则无法小于20%,不能望洋兴叹。一般,镁及镁合金不能在热状态下加工,热加工温度宜≥250℃。这也是为什么变形镁合金的应用领域比铸镁合金窄狭的原因之一,当前在结构生产中,变形镁合金材料的用量还将近30%,合金钢及铸产品的用量则占到70%以上,不过前者占到的比例有大幅徐徐下降的趋势。

  镁及绝大多数镁合金具备密排六方(hcp)晶体,对称性较低,室温位移系少。这就是它们塑性较低的根本原因。温度高于225℃时,多晶体镁的塑性变形仅限于通过基面{0001}与1120方向位移和锥面{1012}和1011方向孪生来构建。当变形较小时,沿孪生区域或沿大晶粒基面{000}产生局部穿着晶脱落,因而镁合金仅有能再次发生高于20%的冷变形,道次加工亲率最差不小于12%。

  温度225℃时,原子振动振幅减小,使得最密排面与次密排面的差异增大,从而产生新的位移面和位移方向,塑性大大提高,不利于加工变形,同时由于再次发生恢复及再造结晶,使材料软化,因而具备非常低的塑性,这就是镁合金的压力加工大都在高温下展开的原因。  提升镁及镁合金塑性的措施  镁及镁合金压力加工塑性较低与成形性能劣的根本原因是因为它们的晶体结构为密排六方,而铝的塑性为什么低,是因为它具备面心立方晶体结构,位移系多,不易变形,而镁及镁合金的位移系少。所以提升镁及镁合金压力加工塑性和成形性的主要措施:  转变晶体结构  这是一种冶塑性变形能力较低的治本措施,研究指出,向镁中加到锂、铟、银等合金元素可以减少镁合金晶体c/a值,例如重新加入8at(原子)%Li后由显镁的1.623上升到1.618,晶格也由密排六方改变为体心立方,因而塑性大幅提高。不过,Mg-Li合金没固溶增强效果,虽然其伸长率可由显镁的大约5%下降到大约12%Li质量合金的60%左右,但抗拉强度却由显镁的220N/mm2上升到105N/mm2,同时合金的抗蚀性很低。

因此,在常规工业结构中没商业应用于价值。但在航天器生产中获得了受限的应用于。  晶粒细化  金属及合金的塑性及强度皆随着晶粒的细化而下降,与铝合金比起,晶粒细化对镁合金强度和塑性的提高效果更加显著,不仅能提升镁合金的强度和塑性,而且可造成低突发事件速率和低温超强塑性。

  AZ91镁合金和5083镁合金屈服强度Rp0.2与晶粒尺寸d关系的对比研究指出;d≥2μm时,镁Rp0.2比铝的小,而当d2μm时,镁的Rp0.2却比铝的大。一般来说指出较细晶粒是镁合金经常出现超强塑性的前提条件。

细晶不利于提高塑性和提升所致超强塑性的最佳突发事件速率。产生超强塑性时,细晶镁合金的伸长率可小于300%。另外,粗晶粒可以诱导孪晶的构成,进而提高合金的塑性。

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在晶粒尺寸为60μm时,显镁的塑性-脆性较逆温度(DBTT,Ductile-BrittleTransitionTemperature)大约为248℃;当晶粒尺寸为2μm时,其转变温度可降到室温。研究指出,当镁合金晶粒细化到1μm以后,需要转录新的变形机制,造成晶界位移以及室温下新的历史发展过程,从而提升塑性,甚致产生超强塑性。

一般指出,晶粒细化引发合金韧化的主要机理是晶界位移。  镁合金可以超塑成形是其最重要特性之一,不但修改了成形工艺,而且可以生产出有综合性能好、尺寸精度高、表面光洁的产品,是一种很有发展潜力的成形工艺,将在汽车生产与航空航天器零部件生产中取得有效地的应用于。  均匀分布化处置可以在一定程度上细化晶粒,对镁合金热加工性能提升不利。。

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