Деформируемые магниевые сплавы.

Химический состав и типичные механические свойства неко­торых деформируемых сплавов предста­влены в ГОСТ 14957-76. Среди деформи­руемых сплавов наибольшей про­чностью обладают сплавы магния с алюминием и сплавы магния с цин­ком, легированные цирконием, кадмием, серебром, редкоземельными металлами.

Сплавы магния с алюминием содер­жат ОД-1,5 % Zn (МА5). Алюминий и цинк обладают высокой раствори­мостью в магнии. Повышение их содер­жания в сплаве приводит к увеличению прочности сначала в результате увели­чения концентрации твердого раствора, а затем благодаря появлению вто­ричных фаз Mg₄Al₃ и Mg₃Zn₃Al₂. Одна­ко в промышленные сплавы не вводят более 10% А1 и более 6% Zn, так как большое количество промежуточных фаз вызывает снижение пластичности.

С понижением температуры концентра­ция твердого раствора уменьшается, что дает возможность упроч­нять сплавы с помощью закалки и ста­рения. Сравнительно небольшой эффект упрочнения (около 30%) этих сплавов объясняется тем, что при распаде твер­дого раствора образуются сразу ста­бильные фазы с относительно большим расстоянием между частицами. Причем упрочняющие фазы в этих сплавах обладают большой склонностью к коауляции, которая начинается до достижения полного распада пересыщенного твердого раствора.

Цинк и алюминий придают сплавам хорошую технологическую пластичность, что позволяет изготовлять из них кованые и штампованные детали сложной формы (например, крыльчатки, жалюзи капота самолета). Для устранения вредного влияния железа сплавы дополнительно легируют марганцем. Сплавы с низким содержанием алюминия и поэтому небольшим количеством вторичных фаз в структуре дают незначительное упрочнение при закалке и старении. Они применяются в горячепрессованном или отожженном состояниях. Сплавы с высоким содержанием алюминия, дополнительно легированные сереб­ром и кадмием (МА10), обладают самой высокой прочностью (σв = 430 МПа) и удельной прочностью (24 км) среди магниевых сплавов.

Кадмий неограниченно растворяется в магнии и не образует собственных фаз в сплавах магния с алюминием. Легируя твердый раствор, кадмий повышает ме­ханические свойства и технологическую пластичность сплавов. Серебро обла­дает хотя и ограниченной, но значитель­ной (15,5% по массе) растворимостью в магнии. Высокая прочность этих спла­вов объясняется наличием высоколеги­рованного алюминием, серебром и кад­мием твердого раствора и большого количества упрочняющей фазы Mg₄Al₃.

Высокопрочные сплавы магния с цин­ком дополнительно легируют цирко­нием (МА14), кадмием, РЗМ (МА15, МА19 и др.). Магний образует с цинком твердый раствор, концентрация которого с повышением температуры увеличи­вается и достигает предельного значе­ния (8,4%) при эвтектической температу­ре. Увеличение содержания цинка в сплавах приводит к резкому повыше­нию прочности и некоторому улучше­нию пластичности в результате леги­рования твердого раствора. Появление в структуре сплавов интерметаллидной фазы MgZn₂ ведет к дальнейшему упрочнению и снижению пластичности. Для того чтобы сохранить пластичность на допустимом уровне, содержание цин­ка в промышленных сплавах ограничи­вают 5-6%.

Цирконий оказывает рафинирующее и модифицирующее действие. Вступая в соединение с водородом, цирконий уменьшает пористость. Измельчая структуру сплавов магния с цинком, цирконий вызывает повышение времен­ного сопротивления и особенно предела текучести, пластичности. Полной упроч­няющей термической обработке эти сплавы обычно не подвергают, так как при нагреве под закалку снимается на­клеп, полученный полуфабрикатами при прессовании, штамповке; упрочнение при старении настолько мало, что не обеспечивает уровня исходных свойств. Большой эффект дает старение, прове­денное непосредственно после прессова­ния (штамповки).

Недостатками сплавов являются сложность приготовления, обусловлен­ная низкой растворимостью циркония в жидком магнии, склонность к образо­ванию трещин, затрудняющих горячую прокатку и сварку сплавов. Сплавы при­меняют для несвариваемых сильно на­груженных деталей (обшивки самолетов, деталей грузоподъемных машин, авто­мобилей, ткацких станков и др.).Кадмий в сплавах магния с цинком не образует промежуточных фаз. Легируя твердый раствор, он повышает проч­ность и пластичность сплавов этой си­стемы. Редкоземельные металлы допол­нительно увеличивают прочностные характеристики в результате образова­ния промежуточных интерметаллидных фаз.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: