品名 | 稀土镁合金 | 牌号 | AM60 |
产地 | 吉林省临江市花山镇 |
稀土镁合金的类别
稀土元素具有很强的化学活性,对镁合金材料能够产生净化、活化、细化和合金化的作用,有利于提升镁合金材料的、成型性、耐腐蚀性、机械性能及物化综合性能。但随着稀土镁合金中稀土含的不同,合金材料的各方面性能也有所不同。
根据稀土镁合金中稀土含的,可将稀土镁合金分为低稀土含(RE≤2wt.%)镁合金、中稀土含(2wt.%<RE<7wt.%)镁合金、高稀土含(RE>7wt.%)镁合金等三大类别,每一类别的主要代表性产品及相关性能如下表所示:
类别 | 合号 | 合金主要成分 | 室温性能 | 其他性能 | ||
抗拉强度 (MPa) | 屈服程度(MPa) | 延伸率 (%) | ||||
低稀土含镁合金 | AZ91X | Mg-8.5~9.5%Al-0.35~1.0%Zn-1.5%Ce-0.5%Ca | 275 | 191 | 2 | 抗腐蚀、抗高温蠕变性能提高 |
Mg-8.5~9.5%Al-0.35~1.0%Zn-1.0%Y | 272 | 199 | 4 | |||
AE41 | Mg-4.0%Al-1.0%RE-0.3%Mn | 234 | 103 | 15 | 流动性增强 | |
ZE41 | Mg-0.75~1.75%RE-3.5~5.0%Zn-0.5~1.0%Zr | 165~205 | 100~140 | 1.5~3.5 | 气密性好,铸造性能提高 | |
中等稀土含镁合金 | AE44 | Mg-4.0%Al-4.0%RE-0.3%Mn | 240 | 140 | 10 | 良好的抗高温蠕变性能 |
ZM4 | Mg-2.5~4.0%RE-2.0~3.0%Zn-0.5~1.0%Zr | 140~160 | 95~110 | 2 | 铸造性能、阻尼性、气密性提高 | |
QE22 | Mg-1.8~2.5%RE-2.0~3.0%Ag-0.4~1.0%Zr | 240~260 | 180~195 | 2~3 | 铸造性能、气密性良好,屈服度提高 | |
高稀土含镁合金 | WE43A | Mg-4%Y-2.25%Nd~1.0%重稀土-0.3%Zr | 250 | 165 | 2 | 室温和高温强度较高,抗腐蚀性好 |
WE54A | Mg-5.1%Y-3.2%RE-2%Nd -0.5%Zr | 250~270 | 172~200 | 2~5 | 可在150℃环境下使用 | |
Mg-Gd-X-Zr | Mg-6~15%Gd-1~6%Y -0.35~0.6%Zr-0~1.5%Ca | 368 | 246 | 2.8 | 铸态 |
从上表的分析可知,稀土镁合金的性能高低并非与稀土含的呈简单的对应关系,即并非添加的稀土越多,稀土镁合金越好。在实际生产过程中,稀土镁合金生产厂商可以根据下游产对材料流动性、铸造型、耐高温性、耐腐蚀性等各方面的不同要求来确定稀土的添加。
稀土镁合金的特点
镁合金的发展历史是一部稀土镁合金的研发历史,早在20世纪30年代已经发现稀土对于提高镁合金的性能具有重大作用。但国外出于缺乏稀土资源以及使用稀土价格昂贵等方面的考虑,曾经开发了系列不含有稀土,而含有Si、Ca、Sr合金低热镁合金,然而其综合性能远远低于含有稀土的镁合金。例如,含有稀土的AE42镁合金具有良好的抗高温蠕变性能,在同等测试条件下比不含有稀土的AS21耐热镁合金的蠕变强度几乎提高了一倍。
与普通镁合金相比,含有稀土的镁合金在阻燃、提高机械性能、耐腐蚀性能以及抗高温蠕变性能等方面都有明显改善。国内外研究结果表明,稀土元素多呈三价,可用以增强镁(呈二价)原子间的结合力,减少原子扩散速度;部分稀土元素在镁中有较大固溶度(钇为12.6%、钪为24.9%),可以实现固溶强化、沉淀强化,以提高合金性能;部分稀土元素(如铈和镧等)与镁、铝和其他合金元素(如锌、锆、锰等)形成高熔点、热稳定性好的金属间化合物,可以实现弥散强化,从而提高耐热、抗高温蠕变等性能。同时,稀土元素在镁合金熔炼过程中具有净化、细化和合金化作用。
通过对AZ91X稀土镁合金和普通的AZ91D镁合金进行的实验测试表明,普通的AZ91D镁合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率等力学性能指标分别为159MPa、91MPa、2.0%,AZ91X稀土镁合金相应的性能指标值提高到205MPa、123MPa、4.0%,分别提升了28.93%、35.16%和100.00%,同时其使用温度提高到150℃。AZ91X稀土镁合金除了对力学性能和耐热性能的改善以外,还可显著改善镁合金的抗腐蚀性能和流动性能。本公司的利技术可以使AZ91X稀土镁合金的生产成本较普通镁合金没有显著增加,但其性能指标值大幅提高,在镁合金应用的多个领域具有较强的竞争势。
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