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镁课堂:(九十)话说镁合金过饱和固溶体的分解(二)

  含3%~8%Zn的Mg-Zn系合金在固溶处理后进行时效处理时其硬化曲线如图所示,强化效果不十分明显。Mg-Zn系合金时效时固溶体的脱溶过程比Mg-Al系合金的复杂,有一个预脱溶过程,即在100℃以下会形成GP区,而在100℃时效时会形成相,MgZn相。

  相呈杆状,易在位错及空位团上形核长大,因此时效前的冷变形可加速其形成与长大,采用高的固溶处理温度也有利于它的产生(形核)。相很稳定,只有长时间时效才会变成平衡相MgZn2。近期的研究指出,Mg-Zn系合金脱溶时形成了和2两个过渡相,因此,它们的整个脱溶过程为:

  1相为密集六方结构,a=0.52nm,C=0.85nm,杆状,与基体(Mg)共格。2相的晶体结构也是密集六方,a=0.52nm,C=0.848nm,盘状,与基体半共格。脱溶产物主要为1相及2相,向合金中加入Cu不会改变合金的脱溶进程和时效硬化机制。

  RE为稀土元素,含RE的镁合金有相当强的时效强化作用,并有很好的热稳定性与抗蠕变性能。按Mg-RE系合金的脱溶序列可将它们分为三类:Mg-Nd型、Mg-Y型及WE型合金。

  Mg-Y合金有明显的时效强化作用,它的脱溶序列:过饱和固溶体(bco)(bco)(Mg24Y5,bcc)。bco表示底心斜方晶格,bcc表示面心立方晶格。相均匀地在晶内析出,提高合金强度,而相易在晶界及位错处非均匀析出,然后迅速粗化,对合金强化没有贡献;在较高温度下,相转变为粗大的和/或相,因而合金强度下降。

  通过对Mg-RE系合金的研究,成功地研制出以Mg-Y-Nd为基的WE系合金WE54及WE43。它们都有相当大的时效强化效果。它们的析出过程为:

  1与Mg3X(X=Nd、Ce、La、Pr、Dy、Sm)为同晶型,即Mg-Nd合金脱溶序列中的相。延长时效时间,亚稳1相片会逐渐原位转变成平衡相。时效时间长达>240小时后,则主要析出相为。及相有较好的高温稳定性,因此,Mg-Gd-Nd系合金是发展耐热镁合金值得关注的合金系之一。

  在Mg-Y-Nd系基础上以Ag取代Y形成的Mg-Ag-RE-Zr系合金中,最广泛应用的Mg系合金是QE22A。含Ag<2%的合金的脱溶过程类似于Mg-RE系合金,而Ag含量>2%的合金则产生两种独立的脱溶过程,最终形成平衡相AgMg12Nd2,出现+脱溶相时,强化效果最大,抗蠕变力也最强。Mg-Ag合金的脱溶序列:

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