涪陵销售导热镁合金材料供应导热镁合金材料
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同铝合金一样,镁合金铸锭也常常显现裂纹,不过镁合金的裂纹敏感性比铝合金的轻得多,型式也有较大差别,也可以分为热裂纹与冷裂纹,不过镁合金的冷裂纹相当少见,仅在MB5和MB7合金锭中偶尔出现,因此镁合金的热裂纹废品量占95%以上。
热裂纹
铸锭在有效结晶区间形成的裂纹称热裂纹。在结晶区间内收缩困难是产生热裂纹的主要原因。合金在给定条件下,凡是能缩小脆性区温度范围、减少脆性区内收缩困难的因素都可以减小热裂纹敏感性。
合金热裂纹敏感性高低可根据其脆性区内塑性A和线收缩ε的大小判断,即根据温度-塑性图可判断合金敏感性。还A大于0.5%的几乎不产生热裂纹。而当A=0时则称之为脆性区,这时产生热裂纹的几率可以说是了。合金脆性的上限≤固液区的上限,而其下限则≤固液区的下限。
对镁合金热裂纹敏感性有影响的主要因素:合金成分与工艺因素。
化学成分
实验证明,凡是能细化晶粒的因素都能降低合金脆性区的上限,也就是可以缩小脆性的温度范围。因为晶粒越细,则越有利于晶间变形,减少结晶时的收缩阻力,裂纹就不会产生了。例如向Mg+4.5%Zn合金添加0.8%Zr,其固相线由344℃提高到550℃,脆性区缩小了206℃,同时还降低了固液区内的线收缩和提高了固液区的塑性,这三者都有利于消除热裂纹。
另外,凡是增大共晶量的组元,都会提高合金的固液区内的塑性。因为增大共晶量,可增大晶界液膜厚度,从而有利于晶界变形,将大大改善补缩条件和裂纹“修复”条件,不但热裂数量减少,而且程度也显著减轻。
共晶量和裂纹敏感性并不是呈线性关系,当共晶量小于其一极限值时,裂纹倾向性小,当增加到某一值后,敏感性骤升,再继续加大共晶量,则敏感性又下降,一直到零。
变形镁合金锭的基本铸造工艺参数是速度、温度、冷却水压和结晶器高度,个的可调可控力度大,结晶器一旦制造完毕,它的高度就定下来了。此外,还有一些未纳入制度的相对不太重要的参数,它们也对铸锭组织、裂纹敏感性、致密度、表面品质有一定的影响,例如结晶器锥度、内表面粗糙度、水孔大小、水的喷射角度,铸造漏斗直径、孔径、孔数、沉入熔体深度,等等。
在不同的铸造速度时,铸造速度越大,冷却强度也大,液穴深度随着变小。结晶器高度变小时,强却强度也随着变弱。
在铸造镁合金圆锭时,在一般情况下,采用高一些结晶器,可以避免通心裂纹。加高结晶器高度,如果调低铸造速度,则表面会产状淬火裂纹。对于热脆性较敏感的合金,若采用低结晶器,相应降低铸造速度,但此时锭表面的冷隔成层缺陷却会增多,同时还可能产生横向裂纹。因此,应合理确定结晶器高度与铸造速度,一旦结晶器高度确定了,也就可以选定铸造速度,铸得既无裂纹,表面品质又好的锭坯。
铸造速度一定时,结晶器越高液穴也越深,但当结晶器高度大于200mm后,提高结晶器高度,液穴的变化也不十分明显。
提高结晶器高度,也即相对降低了凝固速度,可延长金属中间化合物的生长时间。结晶器越高,对镁合金金属中间化合物尺寸的增大和数量的增多影响也越明显。在铸造200mm×800mm扁锭时,中间金属化合物的偏析与结晶器高度的关系见表1。
综合各方面的因素,当铸造直径350mm~690mm锭时,结晶器高度以145mm~250mm为佳;铸造200mm×800mm扁锭的适宜结晶器高度为250mm;铸造260mm×960mm的结晶器高度为300mm。
MB15合金的热裂纹敏感性较大,对水冷强度非常敏感,可采取推迟二次水冷方法,不但不会产生热裂纹,而且铸锭表面品质也有所提高。
液态镁在干燥纯净的CO2中氧化速度慢,高温下可发生化学反应形成固态MgO与无定型碳,它可以填充于氧化膜间隙处,提高熔体表面氧化膜的致密性,同时还能强烈地抑制镁离子扩散到表面膜的表面,从而阻抑镁的氧化。
镁与SO2反应生成固态MgO与MgS,在熔体表面形成一层致密的保护性强的MgS-MgO复合膜层。
是一种人工制造的气体,它的密度为空气的4倍,在室温下很稳定,但SF6的混合气体发生化学反应时可能形成有刺激性的有毒气体。SF6与镁反应可生成固态MgF2与SO2F2.MgF2的致密度高,可与MgO形成连续的致密氧化膜。值得注意的是,SF6应是干燥的,否则水分会大大加剧镁的氧化,还会生成有毒的HF气体。
保护气氛
是一种非常有效的保护气氛,能显著降低镁的烧损,得到普遍采用。实验表明,保护气氛中含有0.01Vol.%SF6就有的保护功能,但在实际操作中,为了补充SF6与熔体反应和泄漏损耗,SF6的浓度应高些。SF6保护气氛有两种:干燥空气与SF6的混合物,干燥空气、CO2、SF6的混合物。
的价格高且有潜在温室产应,就尽量控制SF6的排放量。保护气氛中的SF6浓度不得超过2Vol.%,否则会引起坩埚损耗。SF6是影响镁合金生命周期(LCA)的主要因素,也是制约镁成为21世纪绿色材料的关键因素。2000年国际镁业协会(LMA)呯吁行业开发新的保护气体以取代SF6。