что такое магниевый сплав

Магниевые сплавы

Полезное

Смотреть что такое «Магниевые сплавы» в других словарях:

Магниевые сплавы — Первые М. с. на базе систем магний алюминий цинк и магний марганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, появились в начале XX в. (под названием «электрон», теперь мало употребляемым). Значение конструкционных промышленных… … Энциклопедия техники

магниевые сплавы — [magnesium alloys] сплавы на основе Mg; используемые, в основном, в качестве легких конструкционных материалов. Различают литейные и деформируемые магниевые сплавы Промышлен магниевые сплавы разрабатываются главным образом на основе систем Mg Mn … Энциклопедический словарь по металлургии

магниевые сплавы — магниевые сплавы. Первые М. с. на базе систем магний—алюминий—цинк и магний—марганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, появились в начале XX в. (под названием «электрон», теперь мало употребляемым).… … Энциклопедия «Авиация»

магниевые сплавы — магниевые сплавы. Первые М. с. на базе систем магний—алюминий—цинк и магний—марганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, появились в начале XX в. (под названием «электрон», теперь мало употребляемым).… … Энциклопедия «Авиация»

МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ В ЧУШКАХ — магниевые сплавы в виде чушек массой 8±1 кг, предназначенны для производства фасонного литья и слитков, обрабатываемых давлением. Изготовляют двенадцать марок сплавов с содержанием, %: Аl от 3 3,8 (марки МА3Ц) до 9 10 (марка МА10Ц1); Zn от … Металлургический словарь

Электрон (магниевые сплавы) — Электрон, редко употребляемое название магниевых сплавов. Под таким названием в 20 х гг. 20 в. появились первые промышленные магниевые сплавы на основе систем Mg ‒ Al ‒ Zn и Mg ‒ Mn, содержащие до 10% Al, до 3% Zn и до 2,5% Mn … Большая советская энциклопедия

Электрон (магниевые сплавы) — «Электрон» как название сплава имеет несколько значений. Электрон сплав на основе магния ( 90 % Mg). Имеет высокую прочность и небольшую плотность. Редко употребляемое название магниевых сплавов. Воспламеняется при температуре 600°С и горит… … Википедия

МАГНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ — магниевые сплавы, предназначенны для изготовления фасонных отливок (смотри таблицу). Механические свойства магниевых литейных сплавов после термический обработки: σв МПа, не менее 117,5 (МЛ11) и 275 (МЛ8); γ, %, не менее 1 (МЛ6) и 6… … Металлургический словарь

СПЛАВЫ — материалы, имеющие металлические свойства и состоящие из двух или большего числа химических элементов, из которых хотя бы один является металлом. Многие металлические сплавы имеют один металл в качестве основы с малыми добавками других элементов … Энциклопедия Кольера

сплавы щелочных металлов — [alkali metal alloys] сплавы на основе Na, К, Li, Cs или содержащие их в значительном количестве; применяются в современной технике как материалы с особыми химическими или физическими свойствами. Например, сплавы, содержащие Li, используют в… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Магниевые сплавы

Полезное

Смотреть что такое «Магниевые сплавы» в других словарях:

Магниевые сплавы — сплавы на основе магния. Наиболее прочные, в том числе и наиболее жаропрочные, М. с. разработаны на основе систем магний металл с ограниченной растворимостью в твёрдом магнии. Вследствие высокой химической активности магния выбор металлов … Большая советская энциклопедия

магниевые сплавы — [magnesium alloys] сплавы на основе Mg; используемые, в основном, в качестве легких конструкционных материалов. Различают литейные и деформируемые магниевые сплавы Промышлен магниевые сплавы разрабатываются главным образом на основе систем Mg Mn … Энциклопедический словарь по металлургии

магниевые сплавы — магниевые сплавы. Первые М. с. на базе систем магний—алюминий—цинк и магний—марганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, появились в начале XX в. (под названием «электрон», теперь мало употребляемым).… … Энциклопедия «Авиация»

магниевые сплавы — магниевые сплавы. Первые М. с. на базе систем магний—алюминий—цинк и магний—марганец, содержащие до 10% алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, появились в начале XX в. (под названием «электрон», теперь мало употребляемым).… … Энциклопедия «Авиация»

МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ В ЧУШКАХ — магниевые сплавы в виде чушек массой 8±1 кг, предназначенны для производства фасонного литья и слитков, обрабатываемых давлением. Изготовляют двенадцать марок сплавов с содержанием, %: Аl от 3 3,8 (марки МА3Ц) до 9 10 (марка МА10Ц1); Zn от … Металлургический словарь

Электрон (магниевые сплавы) — Электрон, редко употребляемое название магниевых сплавов. Под таким названием в 20 х гг. 20 в. появились первые промышленные магниевые сплавы на основе систем Mg ‒ Al ‒ Zn и Mg ‒ Mn, содержащие до 10% Al, до 3% Zn и до 2,5% Mn … Большая советская энциклопедия

Электрон (магниевые сплавы) — «Электрон» как название сплава имеет несколько значений. Электрон сплав на основе магния ( 90 % Mg). Имеет высокую прочность и небольшую плотность. Редко употребляемое название магниевых сплавов. Воспламеняется при температуре 600°С и горит… … Википедия

МАГНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ — магниевые сплавы, предназначенны для изготовления фасонных отливок (смотри таблицу). Механические свойства магниевых литейных сплавов после термический обработки: σв МПа, не менее 117,5 (МЛ11) и 275 (МЛ8); γ, %, не менее 1 (МЛ6) и 6… … Металлургический словарь

СПЛАВЫ — материалы, имеющие металлические свойства и состоящие из двух или большего числа химических элементов, из которых хотя бы один является металлом. Многие металлические сплавы имеют один металл в качестве основы с малыми добавками других элементов … Энциклопедия Кольера

сплавы щелочных металлов — [alkali metal alloys] сплавы на основе Na, К, Li, Cs или содержащие их в значительном количестве; применяются в современной технике как материалы с особыми химическими или физическими свойствами. Например, сплавы, содержащие Li, используют в… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Магниевый сплав

Практически все промышленные магниевые сплавы, производимые в США, содержат алюминий (от 3 до 13 процентов) и марганец (от 0,1 до 0,4 процента). Многие из них также содержат цинк (от 0,5 до 3 процентов), а некоторые из них закаливаются при термической обработке. Все сплавы могут использоваться для более чем одной формы продукта, но сплавы AZ63 и AZ92 чаще всего используются для литья в песчаные формы, AZ91 для литья под давлением, а AZ92 обычно используются для непрерывного литья в формы (в то время как AZ63 и A10 иногда также используются в последних. приложение тоже). Для поковок чаще всего используется AZ61, и здесь сплав M1 используется там, где требуется низкая прочность, и AZ80 для максимальной прочности. Для экструзии широкий диапазон форм, прутков и труб изготавливается из сплава M1 там, где достаточно низкой прочности или где планируется приварка к отливкам М1. Сплавы AZ31, AZ61 и AZ80 используются для экструзии в указанном порядке, где увеличение прочности оправдывает их повышенную относительную стоимость. [1] [ требуется полная ссылка ]

Содержание

Обозначение [ править ]

Названия магниевых сплавов часто даются двумя буквами после двух цифр. Буквы обозначают основные легирующие элементы (A = алюминий, Z = цинк, M = марганец, S = кремний). Цифрами обозначены соответствующие номинальные составы основных легирующих элементов. Маркировка AZ91, например, покрывает магниевый сплав примерно с 9 массовыми процентами алюминия и 1 массовым процентом цинка. Точный состав должен быть подтвержден ссылочными стандартами.

Система обозначений для магниевых сплавов не так стандартизирована, как для сталей или алюминиевых сплавов; большинство производителей следуют системе, использующей одну или две буквы префикса, две или три цифры и букву суффикса. Буквы префикса обозначают два основных легирующих металла в соответствии со следующим форматом, разработанным в спецификации ASTM B275: [1]

Литые сплавы [ править ]

Магний литье условного предела текучести обычно 75-200 МПа, предел прочности при растяжении 135-285 МПа и удлинение 2-10%. Типичная плотность составляет 1,8 г / см 3, а модуль Юнга составляет 42 ГПа. [2] Наиболее распространенными литыми сплавами являются:

AZ63 AZ81 AZ91 [3] AM50 AM60 ZK51 ZK61 ZE41 ZC63 HK31 HZ32 QE22 QH21 WE54 WE43 Электрон 21

Кованые сплавы [ править ]

AZ31 AZ61 AZ80 Электрон 675 ZK60 M1A HK31 HM21 ZE41 ZC71 ZM21 AM40 AM50 AM60 K1A M1 ZK10 ZK20 ZK30 ZK40

Именованные сплавы [ править ]

Алюминиевые сплавы с магнием [ править ]

Торийсодержащие сплавы обычно не используются, поскольку содержание тория более 2% требует обращения с компонентом как с радиоактивным материалом, хотя торированный магний использовался в военных и аэрокосмических приложениях в 1950-х годах.

Таблица составов [ править ]

Характеристики [ править ]

Проблемы с коррозией можно ожидать даже при защитной обработке плохо спроектированных узлов, в которых скапливается влажный воздух или где может скапливаться дождь. Если таких конструкций избежать, неокрашенные детали из магниевого сплава, являющиеся маслянистыми или жирными, будут работать бесконечно без признаков коррозии. Однако детали из магниевого сплава обычно окрашиваются, за исключением мягких условий воздействия. Чтобы гарантировать надлежащее прилипание краски, деталь очищают шлифованием, полировкой или струйной очисткой, а затем окунают в бихроматную кислоту.

Технические трудности удаления хлоридных включений из производимого металла задержали прогресс в разработке и техническом использовании магния и его сплавов в период, когда в применении сплавов на основе алюминия был достигнут значительный прогресс. С окончательным решением этой проблемы путь прояснился, и был дан толчок к открытию и эксплуатации новых сплавов, что, опять же, было усилено требованиями авиационной и ядерной энергетики в текущий период.

Особые достоинства магния аналогичны достоинствам алюминиевых сплавов: низкий удельный вес при удовлетворительной прочности. Магний имеет преимущества перед алюминием, поскольку он имеет даже меньшую плотность (около 1800 кг / м 3 ), чем алюминий (около 2800 кг / м 3 ). Однако механические свойства магниевых сплавов ниже, чем у самых прочных алюминиевых сплавов.

Индивидуальный вклад гадолиния и иттрия в старениеи высокотемпературная прочность магниевых сплавов, содержащих оба элемента, исследуются с использованием сплавов, содержащих различные мольные отношения Gd: Y 1: 0, 1: 1, 1: 3 и 0: 1 с постоянным содержанием Y + Gd 2,75 мол.%. Все исследованные сплавы демонстрируют заметное упрочнение при старении за счет выделения β-фазы с кристаллической структурой DO19 и β-фазы с кристаллической структурой BCO даже при температурах старения выше 200 ° C. Оба осадка наблюдаются в образцах пикового возраста. Осадки, способствующие упрочнению при старении, являются мелкими, и их количество увеличивается с увеличением содержания Gd, что приводит к увеличению максимальной твердости, прочности на разрыв и условного напряжения 0,2%, но к уменьшению удлинения. С другой стороны, более высокое содержание Y увеличивает удлинение сплавов, но приводит к снижению прочности. [1]

Изготовление [ править ]

Горячая и холодная обработка [ править ]

Кастинг [ править ]

Магниевые сплавы, особенно дисперсионно-твердые, используются в литье.. Используются методы литья из песка, постоянной формы и литья под давлением, но литье по парижскому гипсу еще не усовершенствовано. Литье в песчаные формы требует специальной техники, потому что магний реагирует с влагой в песке, образуя оксид магния и выделяя водород. Оксид образует на поверхности отливки почерневшие участки, называемые ожогами, а выделившийся водород может вызвать пористость. Ингибиторы, такие как сера, борная кислота, этиленгликоль или фторид аммония, смешиваются с влажным песком, чтобы предотвратить реакцию. Для всех форм с гравитационной подачей требуется очень высокий столб расплавленного металла, чтобы давление было достаточно большим, чтобы вытеснить пузырьки газа из отливки и заставить металл захватить деталь формы. Толщина стены отливки должна быть не менее 5/32 дюйма в большинстве условий.На всех входящих углах должны быть предусмотрены очень большие галтели, поскольку концентрация напряжений в магниевых отливках особенно опасна. Отливки в постоянные формы изготавливаются из тех же сплавов и имеют примерно те же физические свойства, что и отливки в песчаные формы. Поскольку усадка при затвердевании магния примерно такая же, как у алюминия, алюминиевые формы часто могут быть адаптированы для изготовления отливок из магниевого сплава (хотя может потребоваться изменить затвор). Отливки в холодной камере под давлением используются для серийного производства мелких деталей. Быстрое затвердевание, вызванное контактом жидкого металла с холодной матрицей, дает отливку плотной структуры с превосходными физическими свойствами. Чистовая обработка и точность размеров очень хорошие, и обработка необходима только там, где требуется максимальная точность.Обычно эти отливки не подвергаются термической обработке.

Сварка, пайка и клепка [ править ]

Многие стандартные магниевые сплавы легко свариваются с помощью оборудования для газовой или контактной сварки, но не могут быть разрезаны кислородной горелкой. Магниевые сплавы не свариваются с другими металлами, потому что могут образовываться хрупкие интерметаллические соединения или потому что комбинация металлов может способствовать коррозии. Если две или более детали свариваются, их состав должен быть одинаковым. Пайка магниевых сплавов возможна только для заделки дефектов поверхности деталей. Припои даже более агрессивны, чем алюминий, и детали никогда не должны выдерживать нагрузки. ЗаклепанныйВ соединениях конструкций из магниевого сплава обычно используются заклепки из алюминия или алюминиево-магниевого сплава. Заклепки из магния используются нечасто, потому что их нужно забивать в горячем состоянии. Отверстия для заклепок следует просверливать, особенно в толстых листах и ​​экструдированных профилях, так как штамповка имеет тенденцию давать шероховатую кромку отверстия и вызывать концентрацию напряжения.

Обработка [ править ]

Горячая экструзия [ править ]

Жесткость сплавов по отношению к экструзии увеличивается пропорционально количеству упрочняющих элементов, которые они содержат, и используемая температура обычно тем выше, чем больше их количество. На температуру заготовки также влияет размер секций, она выше для тяжелых обжатий, но обычно находится в диапазоне 250–450 ° C (482–842 ° F). Температура контейнера должна совпадать с температурой заготовки или лишь немного превышать ее. Предварительный нагрев заготовок должен проводиться равномерно, чтобы способствовать, насколько это возможно, гомогенной структуре за счет поглощения соединений, таких как Mg4Al, присутствующих в сплавах.

Фокс указывает, и это также применимо к алюминиевым сплавам. Первоначальная структура заготовки важна, и методы литья, которые приводят к мелкому зерну, имеют смысл. В крупнозернистом материале присутствуют более крупные частицы соединений, которые менее легко растворяются и имеют тенденцию вызывать градиент раствора. В магниевых сплавах это вызывает внутреннее напряжение, поскольку раствор сопровождается небольшим сжатием, а также может влиять на равномерность реакции на последующую термообработку.

Бинарный магниево-марганцевый сплав (AM505) легко экструдируется при низких давлениях в диапазоне температур от 250 до 350 ° C (от 482 до 662 ° F). Фактическая используемая температура зависит от обжатия и длины заготовки, а не от желаемых свойств. которые относительно нечувствительны к условиям экструзии. Хорошее состояние поверхности экструзии достигается только при высоких скоростях порядка 50–100 футов в минуту.

Со сплавами, содержащими алюминий и цинк, и особенно сплавами с более высоким содержанием алюминия, такими как AZM и AZ855, возникают трудности на высоких скоростях из-за их жаростойкости. В условиях, близких к равновесию, магний способен растворять около 12% алюминия, но в литых заготовках 4-5% обычно представляют собой предел растворимости. Следовательно, сплавы, содержащие 6 процентов Al или более, содержат Mg4Al3, который образует эвтектику плавления при 435 C. Температура экструзии может варьироваться от 250 до 400 ° C (от 482 до 752 ° F), но при более высоких значениях скорости ограничиваются примерно до 12 футов в минуту. Непрерывное литье улучшает однородность этих сплавов, а водяное охлаждение штампов или нагрев конуса заготовок дополнительно облегчает их экструзию.

Внедрение сплавов магний-цинк-цирконий, ZW2 и ZW3, представляет собой значительный прогресс в технологии изготовления магниевых сплавов по ряду причин. Они обладают высокой прочностью, но, поскольку они не содержат алюминия, литая заготовка содержит лишь небольшие количества второй фазы. Поскольку температура солидуса повышается примерно на 100 ° C (180 ° F), риск возникновения горячих коротких замыканий при относительно высоких скоростях экструзии значительно снижается. Однако механические свойства чувствительны к времени предварительного нагрева заготовки, температуре и скорости экструзии. Длительное время предварительного нагрева, высокие температуры и скорости обеспечивают свойства, аналогичные свойствам более старых алюминийсодержащих сплавов. Время нагрева должно быть коротким, а температура и скорость должны быть низкими для получения высоких. характеристики. Увеличение содержания цинка до 5 или 6 процентов, как в американском сплаве ZK60 и ZK61,снижает чувствительность к скорости экструзии в отношении механических свойств.

Легирование цирконийсодержащих материалов было основной проблемой в их разработке. Обычно цирконий добавляют из соли, и тщательный контроль может дать хорошие результаты. Компания Dominion Magnesium Limited в Канаде разработала метод добавления традиционным способом через лигатуру.

Дальнейшее развитие сплава [ править ]

Скандий и гадолиний были опробованы в качестве легирующих элементов; сплав с 1% марганца, 0,3% скандия и 5% гадолиния обеспечивает почти идеальное сопротивление ползучести при 350 ° C. [11] Физический состав этих многокомпонентных сплавов сложен с образованием пластин интерметаллических соединений, таких как Mn ₂ Sc. Эрбий также рассматривался как добавка. [12]

Магниево-литиевые сплавы [ править ]

Добавление 10% лития к магнию дает сплав, который можно использовать в качестве улучшенного анода в батареях с катодом из диоксида марганца. [13] Магниево-литиевые сплавы обычно мягкие и пластичные, а плотность 1,4 г / см 3 является привлекательной для использования в космосе.

Квантово-механическое моделирование использовалось для прогнозирования образования упорядоченных сплавов магний-литий. [14] Что касается производства, то ожидается, что добавление более 13 ат. % лития приводит к упорядоченным фазам с кубической структурой.

Негорючие магниевые сплавы [ править ]

Добавление 2% кальция по весу к магниевому сплаву AM60 дает негорючий магниевый сплав AMCa602. [15] Более высокая реакционная способность кальция приводит к образованию слоя оксида кальция до того, как магний воспламеняется. Температура воспламенения сплава повышается на 200–300 К. Для операций обработки не требуется бескислородная атмосфера.

Источник

Что такое магниевый сплав

Электронный научный журнал «ТРУДЫ ВИАМ»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»
НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Авторизация

Статьи

В зависимости от области применения магниевые сплавы подразделяют на следующие группы: высокопрочные, жаропрочные, коррозионностойкие. Данные сплавы по своему назначению относятся к различным системам: Mg–Al–Zn, Mg–Zn–Zr, Mg–РЗМ. Рассмотрены сплавы, относящиеся к вышеперечисленным группам, приведены их основные характеристики (пределы прочности и текучести при растяжении, коррозионная стойкость, предел длительной прочности, ударная вязкость), а также область применения.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 10.10. «Энергоэффективные, ресурсосберегающие и аддитивные технологии изготовления деформированных полуфабрикатов и фасонных отливок из магниевых и алюминиевых сплавов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»)

Введение

Повышение требований к изделиям авиационной, космической, военной и других отраслей промышленности приводит к необходимости поиска и разработки современных технологических решений и применения экологически чистых материалов с высокими прочностными свойствами, способных выдержать высокие нагрузки при различных условиях эксплуатации, что позволит повысить безопасность использования и весовую эффективность изделия [1].

В реализации поставленных задач значимую роль играет магний и его сплавы. Основным достоинством магниевых сплавов является их малая плотность при сравнительно высоких прочностных свойствах, что определяет к ним интерес как к легким конструкционным материалам [2]. Применение магниевых сплавов также позволяет существенно снизить массу изготавливаемых деталей и тем самым улучшить весовые характеристики изделий в целом, а также уменьшить расход топлива. Магний является одним из основных промышленных металлов, но объем его производства продолжает заметно уступать объему производства алюминия и стали [3–5].

Являясь самым легким конструкционным материалом, магниевые сплавы обладают сравнительно высокой химической стойкостью по отношению к щелочам, керосину, бензину и минеральным маслам, способностью к поглощению повышенных ударных нагрузок, а также хорошо обрабатываются резанием. За последние годы в области исследования и разработки магниевых сплавов заметен значительный рост.

В связи с повышением требований к прочностным и ресурсным характеристикам материалов из легких сплавов, в производстве целесообразно использовать новые литейные магниевые сплавы ВМЛ18 и ВМЛ20 с повышенными прочностными и коррозионными характеристиками взамен серийно применяемых сплавов.

В данной работе рассмотрены следующие группы сплавов: высокопрочные, жаропрочные и коррозионностойкие [6].

Характеристики магниевых сплавов

Наиболее широко применяются в технике литейные магниевые сплавы МЛ5, МЛ5п.ч., МЛ10, МЛ12.

Литейные магниевые сплавы в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на три группы:

– высокопрочные магниевые сплавы – пригодны для эксплуатации при температурах от комнатной до 150°С (МЛ5, МЛ5п.ч., МЛ12);

– сплавы с повышенной коррозионной стойкостью – для работы при температурах от комнатной до 150°С (МЛ5п.ч., МЛ10);

– жаропрочные сплавы – работоспособные при температурах от 200 до 350°С (МЛ10, МЛ9, МЛ19) [7].

Плавка магниевых сплавов

В отличие от других металлов и сплавов (алюминий, цинк, медь) магниевые сплавы в расплавленном состоянии обладают высокой реакционной способностью: они легко образуют соединения с кислородом и азотом воздуха, разлагают пары воды и поглощают водород. В связи с этим плавку магниевых сплавов проводят в тигельных печах под слоем флюса, который, плавясь при более низкой температуре, создает защитный слой, предохраняющий магниевый сплав от соприкосновения с атмосферным воздухом, или в специальных печах без доступа воздуха [8]. При выплавке магниевых сплавов применяют стальные тигли, так как графитовые подвержены разъеданию плавильными флюсами, а шамотные – загрязняют сплав силицидом и оксидом магния.

Флюсы должны удовлетворять следующим требованиям:

– иметь температуру плавления ниже температуры расплавленного металла;

– обладать хорошей рафинирующей способностью (удалять из сплава оксиды и нитриды);

– обладать хорошей жидкотекучестью;

– иметь бóльшую плотность при повышенной температуре (750°С), чем плотность магниевого сплава при той же температуре.

При изучении процесса удаления твердых неметаллических включений из магниевых сплавов установлено, что при повышении температуры эти включения довольно быстро осаждаются на дно тигля. При температуре 750°С происходит практически полное осаждение из расплава твердых оксидов и нитридов. Улучшение отстаивания расплава при повышении температуры связано с увеличением разности в плотностях сплава и взвешенных неметаллических частиц.

Более полное удаление твердых неметаллических включений осуществляется посредством обработки сплава расплавленным флюсом. Для ускорения процесса полного удаления неметаллических примесей из расплава его следует перемешивать.

По окончании перемешивания начинается процесс оседания этих частиц на дно тигля. Очищение расплава от взвеси хлоридов и оксидов будет происходить тем полнее, чем меньше поверхностная активность флюса к сплаву, больше его плотность и продолжительность отстаивания расплава. Для полного оседания флюса расплав перегревают (до 850–900°С), при этом вязкость металла уменьшается, а флюсы практически полностью оседают на дно тигля. С другой стороны, при перегреве достигается измельчение структуры сплава, что приводит к улучшению механических свойств отливаемых деталей. Перегрев сплава осуществляют непосредственно в тиглях с последующим охлаждением металла вместе с печью до температуры заливки металла в форму [9–11].

Благоприятное воздействие на измельчение структуры магниевых сплавов оказывает также элементарный углерод, который образуется из газообразных или летучих соединений углерода, вводимых в сплав при температуре 740°С. В настоящее время нашел широкое применение способ модифицирования магниевых сплавов с использованием углекислых кальция и магния.

В США в отдельных случаях процесс плавки магниевых сплавов проводят в нейтральной атмосфере под газовым слоем аргона или в котлах закрытого типа.

В России плавку проводят в обычных плавильных тиглях, закрытых крышкой из стали. Бесфлюсовую плавку магниевых сплавов проводят в открытой печи под защитой элегаза, который обеспечивает получение высококачественных сплавов. Соприкасающиеся поверхности механически обрабатывают для более плотного прилегания крышки к верхним кромкам тигля. Печь оборудована местной отсасывающей вентиляцией. Подача в тигель газа, защищающего металл от окисления, осуществляется периодически из баллона через редуктор, ротаметр и трубопровод, введенный в верхнюю часть тигля через отверстие в крышке. Подгрузку шихты в тигель также проводят через отверстие в крышке [12].

Литье магниевых сплавов

Сплав, готовый к разливке по формам, должен отвечать заданному химическому составу, быть свободным от неметаллических включений – оксидов, нитридов, растворенных газов (водорода) и вредных металлических примесей (щелочных металлов, железа, никеля и др.). Желательно, чтобы потери сплава при его приготовлении были минимальными.

Технологический процесс необходимо проводить в соответствии с физико-химическими особенностями поведения магния.

При нагревании на воздухе магний окисляется и горит. Высокая упругость паров магния (способность к сублимации) делает практически невозможной плавку его сплавов в вакууме. Кислород практически нерастворим в магнии и его сплавах. Образующиеся оксиды магния и легирующих металлов находятся в расплаве как самостоятельная твердая фаза, а упругость их диссоциации в сплаве равна упругости диссоциации свободного оксида. Аналогично ведет себя магний и при взаимодействии с азотом [13, 14].

Вследствие того, что плотность оксида и нитрида магния более высокая по сравнению с плотностью расплава, они оседают на дно металлической ванны. Таким образом, при плавке на воздухе возможно получить расплав, свободный от кислорода, азота и твердых оксидных включений.

Высокая теплота образования оксида магния и низкое значение энергии активации реакции взаимодействия кислорода с магнием обуславливают протекание ее в очень узкой зоне на поверхности контакта реагирующих фаз с большой скоростью. Следовательно, скорость окисления сплава при плавке на воздухе пропорциональна площади поверхности, на которой происходит взаимодействие, т. е. пропорциональна площади поверхности металла в плавильной печи.

Эти особенности позволяют проводить плавку магниевых сплавов в открытых печах при защите шихты от интенсивного окисления, если потери от угара при этом незначительны. При небольшом зеркале металла в печи и малой продолжительности плавления защита от окисления легко достигается путем нанесения на поверхность расплава защитного флюса. Применение флюса позволяет интенсифицировать процесс удаления из сплава оксидов и нитридов.

В настоящее время процесс изготовления магниевых сплавов осуществляется в стационарных тиглях с ковшовым разливом, в выемных тиглях с разливом сплава из этих же тиглей и с использованием дуплекс-процесса, когда твердую шихту расплавляют в одной печи и затем переливают в другую (миксер, раздаточный тигель) для доработки, после чего разливают по формам [15].

Высокопрочные магниевые сплавы

Высокопрочные литейные магниевые сплавы предназначены для эксплуатации при температурах до 150 (длительно) и 200°С (кратковременно). К данной группе можно отнести следующие сплавы: МЛ5, МЛ5п.ч., МЛ8, МЛ12, МЛ15, ВМЛ18, ВМЛ20.

В настоящее время наибольшее применение в промышленности нашли сплавы МЛ5 и МЛ5п.ч. системы Mg–Al–Zn, обладающие хорошей технологичностью, низкой склонностью к образованию горячих трещин, удовлетворительной коррозионной стойкостью. Сплав МЛ5п.ч. по механическим свойствам аналогичен сплаву МЛ5, однако обладает более высокой коррозионной стойкостью благодаря повышенной чистоте по примесям.

Сплавы МЛ5 и МЛ5п.ч. в основном обрабатываются по режиму Т4. Режим Т6 используется для повышения предела текучести сплавов МЛ8, ВМЛ18 и ВМЛ20, однако при этом снижается их коррозионная стойкость [16].

Во ФГУП «ВИАМ» разработаны:

– коррозионностойкий литейный магниевый сплав ВМЛ18 (аналог сплава МЛ5п.ч.);

– высокопрочный литейный магниевый сплав ВМЛ20 (аналог сплава МЛ8).

Сплав ВМЛ18 системы Mg–Al–Zn обладает повышенными пределами прочности и текучести (на 2 и 40% соответственно), а также повышенной коррозионной стойкостью (в 2,5 раза) по сравнению со сплавом МЛ5п.ч. При термической обработке используют такие же режимы, что и для сплава МЛ5п.ч.

Сплав ВМЛ20 системы Mg–Zn–Zr термообрабатывают по режимам Т6 и Т61. Сплав ВМЛ20 по сравнению со сплавом МЛ8 (система Mg–Zn–Zr) обладает наиболее высокими значениями пределов прочности и текучести, благодаря чему может быть использован для замены некоторых алюминиевых сплавов при изготовлении отливок. Сплав ВМЛ20 превосходит МЛ8 по временному сопротивлению на 13%, пределу текучести – на 30%.

Сплавы МЛ8, МЛ12, МЛ15, ВМЛ20 обладают следующими преимуществами перед другими конструкционными материалами:

– более высоким пределом текучести при комнатной и высоких температурах;

– повышенным сопротивлением ползучести при длительных выдержках;

– пониженной чувствительностью к надрезу при статическом нагружении;

Основные характеристики сплавов представлены в табл. 1. Свойства приведены для образцов, вырезанных из отливок и термообработанных по применяемым в промышленности режимам [17–19].

Механические и коррозионные свойства высокопрочных магниевых сплавов

Источник