Page 91 - 理化检验-物理分册2018第四期

刘 俊, 等: AZ４０M 镁合金锻件不规则形状缺陷分析

１．４ 缺陷区域密度分析 析较为复杂, 消除较为困难, 容易沉淀在熔体的底
切取包含全部缺陷区域在内试样以及未有缺陷 部.同时, 镁合金中最危险的有害杂质元素是铁, 铁
试样共计 ４ 件, 分别编号为缺陷 Ｇ１ 、 缺陷 Ｇ２ 、 缺陷 Ｇ３ 、 在镁中含量较高时, 会使合金的韧性降低, 脆性增
正常, 采用液体静力衡量法检测 ４ 件试样的密度, 结 大, 在酸性和潮湿环境中易发生原电池腐蚀.这是
果见表 ４ .可见含有缺陷试样的密度均高于正常试 因为铁元素不能固溶于镁中, 只能游离分布在晶界,
样的, 且随着试样体积的减小, 这种趋势更加明显, 从 而 降 低 镁 合 金 的 耐 蚀 性 能. 当 铁 含 量 大 于
这说明缺陷处的化学组分影响试件的局部密度. ０．０１６％ ( 质量分数, 下同) 时, 镁合金的腐蚀速率急
表 ４ 试样密度检测结果 剧增大 [ ２ ] . AZ４０M 镁合金中加入锰元素的目的就
Tab敭４ Themeasurementresultsofdensit y ofthes p ecimens 是为了与严重损害镁合金耐蚀性能的杂质元素铁形
试样编号 体积 / cm ３ 密度 /( g cm －３ ) 成高熔点化合物而沉淀出来, 减少铁的有害影响, 提
缺陷 Ｇ１ １．８０ １．７８０ 高镁合金的耐蚀性能, 同时起到细化晶粒的作用 [ ３ ] .
缺陷 Ｇ２ １．８３ １．７７８ 目前, 降低镁合金中铁含量的方法主要是以中间合
缺陷 Ｇ３ ２．１１ １．７７８ 金或其他形式加入锰元素, 使锰与铁形成复杂化合
正常 ２．４１ １．７７５ 物除去或改变铁的存在形态, 但是这样处理易造成
元素的偏析, 处理效果难以均匀, 如果静置时间不
１．５ 缺陷区域硬度分析
够, 该化合物会残留在镁液中形成夹杂物.研究者
采用小负荷维氏硬度试验方法检测了缺陷试样
为了解决该问题, 研制出了一些溶剂除铁方法, 比如
和正常试样的硬度, 结果见表 ５ .可见缺陷对材料硬
上海交通大学研制的 JDMJ镁合金溶剂内, 加入少
度的均匀性有一定影响, 造成材料局部维氏硬度分散
量的硼化物可达到既除铁又除杂的目的 [ ４ ] .另外,
性增大, 在缺陷处材料的硬度忽高忽低, 极差( 最大值
镁合金在冶炼过程中需加入一些碱金属溶剂, 如处
与最小值的差值) 达８．７HV , 而无缺陷处材料的维氏
理不当容易产生一些溶剂夹杂物, 这些溶剂夹杂物
硬度均匀性非常好, 最大值与最小值只差１．１HV .
主要是碱金属的氯盐或氟盐 [ ５ ] .
表 ５ 试样硬度检测结果
AZ４０M 镁 合 金 中 元 素 铝 一 般 以 强 化 相
Tab敭５ Themeasurementresultsofhardness
)
(
)
ofthes p ecimens HV５ β M g １７Al １２ 相分布在基体 α ( M g 相中.微量元素
锌和锰的加入, 改变了 M g １７Al １２ 相的形态、 结构特
试样编号 点 １ 点 ２ 点 ３ 点 ４ 点 ５ 点 ６ 点 ７ 极差
征和性能 [ １ ] .锰在合金中的含量非常低, 不到 １％ .
缺陷 １ ６７．８ ７１．６ ７２．４ ７６．１ ７３．８ ７２．５ ７３．８ ８．３
而铁元素为杂质元素, 含量越少越好, 但是从图 ４~
缺陷 ２ ６９．８ ７１．８ ７０．１ ６９．０ ６９．３ ６３．１ ７１．１ ８．７
６ 以及表 １~３ 的分析结果可知, 缺陷处的夹杂物,
缺陷 ３ ７８．４ ７１．４ ７６．０ ７５．７ ６９．７ ７２．９ ７１．２ ８．７
虽然其形状不同, 但是都含有不同比例的铝元素和
正常 ７１．９ ７２．９ ７２．０ ７２．６ ７２．３ ７１．８ ７２．１ １．１
锰元 素, 铝 含 量 在 ３３．５１％ ~６９．９８％ , 锰 含 量 在
２ 综合分析 ２０．３８％~３４．５９％ .由 此 可 见, 缺 陷 的 产 生 是 因 为
铝、 锰元素的偏析而形成不同物相结构的夹杂物.
AZ４０M 镁合金为 M g ＧAlＧZn 系列合金, 主要元
３ 结论
素含量 ( 质 量 分 数, ％ ) 如 下: ３．０~４．０Al , ０．１５~
０．５０Mn , ０．２０~０．８０Zn , ≤０．０４Cu , ≤０．００５Ni , ( １ ) AZ４０M 镁合金锻件中的不规则缺陷是其
≤０．０８Si , ≤０．０４Fe , ≤０．０１Be , 其 他 杂 质 元 素 总 和 在铸造过程中由于工艺不当而产生的区域性化合物
≤０．２０ , 余 M g .合金元素的加入能改善镁合金的组 偏析, 在后期的锻造过程中, 由于剧烈的热变形, 偏
织结构和性能, 但是由于镁的密度小, 与一些合金组 析化合物沿流线方向分布, 在低倍腐蚀条件下沿锻
元的密度相差过大, 同时如果这些组元在镁中溶解 造流线显示出来.
度又低的情况下, 在熔炼过程中, 如工艺控制不当, ( ２ )由于该偏析中含有大量的铁和锰元素, 这
很容易造成晶内偏析和区域偏析, 如锰、 锌等元素, 将大大降低产品的耐蚀性能, 同时影响材料的局部
从而会产生组织缺陷, 进而影响材料的性能 [ １ ] .晶 密度.
内偏析可通过组织均匀化来减少和消除.而区域偏 ( 下转第 ３０７ 页)

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