镁合金的力学性能优化方案

1.铸造镁合金的力学性能

表1-25列出了常见的各种铸造镁合金的公称化学成分及其室温力学性能

表1-25 常见铸造镁合金的化学成分及室温力学性能

注：S—砂型铸造，P—金属型铸造，D—压铸

2.变形镁合金的力学性能

随着镁合金塑性成形工艺的不同，其力学性能也不相同。表1-26列出了国内外一些常见的不同形状和规格的变形镁合金的典型室温力学性能。

表1-26 变形镁合金的典型室温力学性能

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大多数变形镁合金随着温度的升高，抗拉强度和屈服强度急剧下降，而断后伸长率显著增加。表1-27列出了一些常见变形镁合金典型的高温拉伸性能。

表1-27 变形镁合金典型的高温拉伸性能(www.xing528.com)

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　　在常见的变形镁合金中加入一些合金元素，可提高变形镁合金的某些性能。如在Mg-Al系合金中加入Ca，可以得到力学性能较高且耐热的镁合金材料，表1-28为挤压含Ca的AM50合金的拉伸性能。

表1-28 挤压含Ca的AM50合金的拉伸性能

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　　由表1-28可知，在室温下，随着Ca含量的增加，抗拉强度增加；在高温条件下随着Ca含量的增加，抗拉强度减少。但是，随着温度的升高，抗拉强度减少的趋势下降。由表1-28中Δσ项可知，在150℃，AM50＋1％（质量分数）Ca和AM50＋2％（质量分数）Ca比AM50抗拉强度分别减少12.39MPa和4.73MPa。在200°C，AM50＋1％（质量分数）Ca和AM50＋2％（质量分数）Ca比AM50抗拉强度分别减少9.01MPa和6.45MPa。AM50合金在高温下的抗拉强度下降很快，是因为强化相Mg17 Al12熔点很低（437℃）且热稳定性很差，在温度大于120～130℃时，Mg17 Al12相迅速粗化、软化，以致不能钉轧晶界，不能有效阻碍晶界滑移；此外，Mg17 Al12相是立方晶体，Mg17 Al12晶粒与Mg基体不共格，导致Mg／Mg17Al12界面脆性，这两方面的原因导致了AM50合金高温抗拉强度很差。加Ca后，Mg17 Al12相减少，第二相主要为Al₂Ca，Al₂ Ca相熔点高（1079℃）且热力学性质稳定，因此高温条件下含Ca的AM50合金能有效阻碍晶界滑移，这将减缓合金抗拉强度的下降趋势。

在室温、100℃、150℃和200℃下，挤压AM50合金断后伸长率随着Ca含量的增加而减少。在高温条件下AM50＋1％（质量分数）Ca合金具有较高的断后伸长率，在100℃和150℃断后伸长率比AM50略有下降，在200℃断后伸长率又略有增加；而AM50＋2％（质量分数）Ca合金的断后伸长率显著下降，这是因为AM50＋2％（质量分数）Ca合金Ca含量过多，大量的网状Al₂Ca相富集在晶界处，割裂了合金基体，导致拉伸性能的下降。