抗腐蝕的鎂錳系合金
2019-12-06 14:08 ?瀏覽：次
除MB15變形鎂合金外，其他的變形鎂合金都含有錳，含錳最多的是MB1及MB8合金，為1.3%~2.5%；含錳的鑄造鎂合金不多，只有一二個(gè)，含量也不多，為0.15%~0.5%；俄羅斯的鑄造鎂合金大都含有0.1%~0.5%Mn，個(gè)別合金的含量甚至高達(dá)1.0%~2.0%。
錳可以提高鎂合金抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力，對(duì)強(qiáng)度性能的影響不大，卻降低合金的塑性。根據(jù)Mg-Mn二元相圖，623℃時(shí)有一包晶反應(yīng)：L+d-Mn→a-Mg。在此溫度時(shí)Mn在鎂中的最大固溶度為2.2%，然后隨著溫度下降而減少，500℃時(shí)為0.75%，400℃時(shí)為0.25%。由于鎂與錳不形成化合物，從過(guò)飽和固溶體中析出的不是化合物而是純錳，強(qiáng)化作用很小。
鎂-錳合金的鑄造性能很差：凝固收縮大，熱裂傾性大。合金的強(qiáng)度大，強(qiáng)度性能的提高主要來(lái)自加工硬化，因此，中國(guó)的鎂-錳合金幾乎全用于加工壓力加工產(chǎn)品。鎂-錳合金有很高的擠壓效應(yīng)，擠壓材的強(qiáng)度性能高于軋制材的。合金中的錳可阻礙加熱時(shí)晶粒的長(zhǎng)大，故在熱加工與退火后強(qiáng)度性能的下降很小。
向鎂-錳合金添加0.15%~0.35%Ce可進(jìn)一步細(xì)化其晶粒，提高合金的力學(xué)性能，Ce在鎂中的溶解度很低，593℃時(shí)的也只有0.85%，溫度降低溶解度也隨之減少，生成有很高硬度與一定耐熱性的Mg12Ce，提高了合金的耐熱性能。
在工業(yè)中獲得實(shí)際應(yīng)用的鎂-錳合金有中國(guó)的MB1和MB8，美國(guó)的M1A，俄羅斯的MA8。MB1合金具有中等強(qiáng)度，優(yōu)良的抗腐蝕性能，可以用氬弧焊或氧-乙炔焊焊接。MB8是含有0.15~0.35%Ce的MB1合金，不但保留了MB1合金的抗蝕性和可焊接性能，而且因Ce的細(xì)化晶粒作用而具有更高手強(qiáng)度性能。
鎂-錳系合金是主要的優(yōu)點(diǎn)是既有高的抗腐蝕性能又有良好的可焊性，Mn易與鐵化合形成化合物，從而削弱了鐵對(duì)合金抗腐蝕性的不利影響，使合金的腐蝕速度特別是海水中的腐蝕速度大大下降。Mg-Mn系合金在中性介質(zhì)中沒(méi)有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向，也不會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。
變形鎂-錳合金可加工成各種半成品（板、帶、管、棒、型材與鍛件），板材用于制造飛機(jī)、直升機(jī)蒙皮、壁板及內(nèi)部構(gòu)件，鍛件用于制造受力工作，管材多用于汽油、潤(rùn)滑油等要求抗腐蝕性的管路系統(tǒng)。Mg-Mn系合金材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、疲勞性能沒(méi)有明顯影響，但是對(duì)伸長(zhǎng)率、斷裂韌性、沖擊韌性卻有一定的影響，并隨錳含量的增加而加劇。含1.5%Mn的鎂-錳合金具有最強(qiáng)的抗腐蝕性，再增加錳含量不但塑性下降，抗蝕性也隨著下降。
鈧在鎂中的固溶度很大，并隨溫度降低而下降，因而有時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)。在Mg-Mn-Sc三元合金中，可形成Mg2Sc，Sc提高鎂固溶體的熔點(diǎn)，而且在鎂基體中的擴(kuò)散系數(shù)低，是提高鎂合金高溫性能的有效元素之一。Mg-Mn-Sc合金在時(shí)效過(guò)程中可以固溶體中析出Mg2Sc，它與α-Mg基體共格，有相當(dāng)高的時(shí)效強(qiáng)化能力，提高合金的抗蠕變強(qiáng)度與硬度。因此，開(kāi)發(fā)出了有高抗蠕變強(qiáng)度的Mg-Mn-Sc合金，如Mg-15Sc-1Mn合金和Mg-6Sc-1Mn合金，它們?cè)?50℃與30N/mm2的應(yīng)力作用下的蠕變抗力比工業(yè)上早已應(yīng)用著名的WE43的高約100倍。這些含SC高的合金經(jīng)T5熱處理后在鎂固溶體基體上有大量的細(xì)小的彌散的Mg2Sc質(zhì)點(diǎn)，是時(shí)效時(shí)從過(guò)飽和固溶體中析出的。遺憾的事，由于Sc的價(jià)格高昂，Mg-Sc-Mn合金不可能在工業(yè)上獲得有規(guī)模的應(yīng)用。為此，研發(fā)出了以Gd、Y、Zr等取代Sc的Mg-Mn系合金如Mg-Mn-Sc-Gd、Mg-Mn-Sc-Y和Mg-Mn-Y-Sc等四元合金，不過(guò)它們的價(jià)格也居高不下，應(yīng)用前景也不會(huì)廣。