第九章 镁 合 金

1. 第九章 镁 合 金 第一节 镁合金中的合金元素 第二节 镁合金

2. 第一节 镁合金中的合金元素 • 概述 1、镁资源丰富，是地壳中仅次于铝、铁的第三种最为丰富的金属元素，其储量占地壳的2.5%； 2、密度低，只有铝的2/3，使镁合金在许多性能上可与铝合金相媲美，在许多飞机零件和航天器中越来越多地使用镁合金 ； 3、化学性质活泼，易氧化。

3. 工业纯镁 • 物理性能 银白色，密度1.74g/cm3，熔点650℃，沸点1100℃。其晶体结构hcp，无同素异构转变，室温下滑移系少（3个），冷变形能力差；但当温度升至(150～250)℃以上时，滑移系增多，使其塑性显著增加，因而镁及镁合金可以进行各种热变形加工。

4. 应 用 工业纯镁牌号用拼音字母M+顺序号表示。其主要用于制造镁合金和用于其他合金的添加元素，其次还常用作化工与冶金生产中的还原剂和烟火工业、钢铁脱硫等。 纯镁弹性模量小（室温下仅为45GPa），因此在外力作用下弹性变形功较大，镁合金可承受较大的冲击和振动载荷。

5. 添加Al：产生固溶强化，同时沉淀析出强化相Mg17Al12，增加了合金强度和塑性；添加Al：产生固溶强化，同时沉淀析出强化相Mg17Al12，增加了合金强度和塑性； 添加Mn：提高合金的耐热性和抗蚀性，并改善焊接性； • 镁的合金化 作为结构材料，一般要向纯镁中加入一些合金元素制成镁合金而应用。镁合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。

6. 添加Zn：产生固溶强化，其沉淀析出相Mg2Zn3或MgZn2，强化效果不及Mg17Al12元素，故一般Zn元素用于配合其他合金元素来强化Mg；添加Zn：产生固溶强化，其沉淀析出相Mg2Zn3或MgZn2，强化效果不及Mg17Al12元素，故一般Zn元素用于配合其他合金元素来强化Mg； 添加少量Zr和稀土元素：细化晶粒，提高耐热性并改善镁合金的工艺性能等多方面作用。 杂质元素：Fe、Ni、Cu等元素对Mg合金性能危害很大，作为杂质必须严格控制其在合金中的含量。

7. 镁合金自身的热处理特点 （1)镁合金组织一般较粗大，因此淬火加热温度较低； （2)合金元素在镁中扩散速度慢，故镁合金固溶处理和 时效时间较长；故一般采用人工时效； • 镁合金的热处理 镁无同素异构转变，其合金化原理与Al合金相似，主要有固溶强化和时效强化，也可以获得细晶强化及过剩相强化。这些强化提高了合金的机械性能，并改善其耐腐蚀性和耐热性等性能。

8. 镁合金的热处理工艺 镁合金常用热处理工艺包括：在铸造或锻造后直接人 工时效；淬火不时效；淬火+人工时效和退火等。具体工 艺规范应根据合金成分特点和性能要求而定。 （3）镁合金氧化倾向大，故热处理加热炉内需保持一定 的保护气氛，一般为SO2气体，并应密封加热炉。

9. 固溶强化和时效强化的相图分析

14. 镁合金的分类和常用铝合金 • 镁合金的分类 镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两大类，其编号方法与铝合金类似，如MB1表示1号变形镁合金，ZM1表示1号铸造镁合金。 工业中常用镁合金主要集中于Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-M等几个合金系列。

15. 变形镁合金 我国目前的变形镁合金主要为Mg-Mn系，Mg-Al-Zn系 和Mg-Zn-Zr系三类。 Mg-Mn系合金有良好的耐蚀性和焊接性能，其板材用 于制作蒙皮等焊接结构件，以及通过锻造制作外形复杂的 耐蚀构件，且一般在退火状态使用； Mg-Al-Zn系合金强度较高，塑性好，多用于制造有中 等力学性能要求的零件； Mg-Zn-Zr系强度最高，属高强镁合金，是在航空等工 业应用最多的变形镁合金，使用时应进行人工时效强化。

16. 铸造镁合金 我国八个牌号的铸造镁合金又分为高强度铸造镁合金 和耐热铸造镁合金两大类。 高强度铸造镁合金有Mg-Al-Zn系（ZM5）和Mg-Zn-Zr 系（ZM1，ZM2，ZM7，ZM8），其有高的室温强度，塑性好 且工艺性能优异，但耐热性差（<150℃使用），可用于制 造飞机发动机，卫星中承受较高载荷的铸造结构件。 耐热铸造镁合金是Mg-RE-Zr系（ZM3、ZM4、ZM6）， 合金工艺性能好，可在温度(200～250)℃长期使用，短 期使用温度达(300～350)℃，但其常温强度和塑性较低。