Деформируемые магниевые сплавы

 

Двойной сплав системы Mg – Мn (МА8) является одним из  широко применяемых магниевых сплавов. Марганец (1,5…2 %) повышает коррозионную стойкость и свариваемость сплава. Кроме того, в этот сплав добавляется 0,15…0,35 % Се. Церий повышает s_в, s_0,2, d и обрабатываемость в холодном состоянии. Сплав МА8 –однофазный, термически неупрочняемый, обладает высокой технологической пластичностью, не склонен к коррозии под напряжением. Применяется в виде листов, труб, профилей для деталей обшивки и арматуры бензо- и маслосистем.

К наиболее распространенным сплавам системы Mg – Аl – Zn –Мn относится сплав МА2-1 и его разновидность МА2–1пч (повышенной чистоты). Они имеют повышенные характеристики прочности и пластичности, высоко технологичны (могут подвергаться прокатке, всем видам листовой штамповки), хорошо сваривается. Как и сплав МА8, они термически не упрочняются и поставляются в отожженном, полунагартованном или горячекатаном состоянии. Недостаток сплава МА2-1– склонность к коррозии под напряжением. Резкое снижение в сплаве МА2–1пч содержания наиболее вредных примесей (Fe, Ni, Сu) приводит к повышению пластичности и коррозионной стойкости.

Сплавы системы Mg – Zn – Zr (MA14, MA15, MA19, MA20) отличаются высокими механическими свойствами из-за упрочняющего действия цинка и модифицирующего действия циркония. Цирконий химически активен по отношению к вредным примесям: железу и газам. В расплаве металла он образует нерастворимые интерметаллиды Zr₂Fe₃ и ZrFe₄, оседающие на дно тигля. Кроме того, цирконий связывает водород и препятствует развитию пористости, а также повышает прочность и коррозионную стойкость магниевых сплавов. Сплавы этой группы могут дополнительно легировать кадмием и редкоземельными металлами (РЗМ). РЗМ, образуя интерметаллиды, повышают жаропрочность сплавов. Сплавы применяют в горячедеформированном и отожженном состояниях, и в искусственно состаренном состоянии после горячей деформации.

В сплавах системы Mg – РЗМ (МА11, МА12) главным легирующим элементом является неодим, они могут дополнительно легироваться Mn и Ni (МА11), или Zr (МА12). Неодим обеспечивает высокую жаропрочность, за счет стабильности твердого раствора и присутствия упрочняющей фазы Mg₉Nd, не склонной к коагуляции в интервале 150…300 °С. Механические свойства сплавов МА11 и МА12 могут быть повышены термомеханической обработкой.

Прочность сплавов системы Mg – Li уменьшается по мере увеличения содержания лития, но даже b-сплавы (Li > 10,4 %) отличаются хорошей прочностью, особенно при дополнительном легировании (Al, Zn, Cd, РЗМ). Модуль упругости и предел текучести на сжатие сплавов этой группы (МА18, МА21) выше, чем у других магниевых сплавов. Сплав МА18 отличается самой малой среди магниевых сплавов плотностью (1,5 г/см³), что обеспечивает высокую удельную прочность. Сплав высоко пластичен, имеет хорошую ударную вязкость. Листовая штамповка, гибка и вытяжка могут проводиться в холодном состоянии.

Механические свойства некоторых деформируемых магниевых сплавов приведены в табл. 1.1.

 

Литейные магниевые сплавы

Химический состав большинства литейных магниевых сплавов близок к составу их деформируемых аналогов, а механические свойства ниже, чем у деформируемых. Механические свойства литейных магниевых сплавов улучшаются при измельчении зерна. Это достигается введением в расплавы перед разливкой различных модификаторов: мела, магнезита, хлорного железа, а также циркония.

Сплавы системы Mg – Аl – Zn (МЛ4, МЛ5) отличаются наилучшими литейными свойствами: малая линейная усадка, хорошая жидкотекучесть, малая склонность к образованию рыхлот. Из них изготавливают сложные ответственные отливки. Разновидности этих сплавов МЛ4пч, МЛ5пч (повышенной чистоты) имеют повышенную пластичность и коррозионную стойкость. После литья сплавы подвергаются гомогенизационному отжигу.

Сплавы системы Mg – Zn – Zr (МЛ12, МЛ15, МЛ18) имеют хорошие литейные свойства и отличаются более высокими механическими свойствами. Прочностные характеристики сплавов имеют малую чувствительность к толщине сечения литой детали. Отливки из них отличаются высокой плотностью.

Сплавы системы Mg – РЗМ – Zr (МЛ9, МЛ10, МЛ11, МЛ19) отличаются высокой жаропрочностью, могут длительно работать при 250…350 °С и кратковременно до 400 °С. Сплавы применяются после упрочняющей термообработки.

 

Таблица 1.1

Механические свойства магниевых сплавов

Система	Марка сплава	s0,2, МПа	sв, МПа	d, %	Рабочая тем-ра, °С
Mg–Mn Mg–Al–Zn–Mn Mg–Zn–Zr   Mg–P3M   Mg–Li	MA8 MA2-1 MA14 MA15 МА11 МА12 МА21 МА18	120…150 160…180 290…360 250…260 130…140 140 110…200 110…170	240…260 260…280 340…400 300…320 260…280 280 150…200 150…220	7…12 10…12 5…10 6…14 9,5…14 14 15…40 15…40	200 150 125…150 150 250…200 200 100 –