Деформируемые магниевые сплавы.

Химический состав и типичные механические свойства некоторых деформируемых сплавов представлены в табл. 12.5. Среди деформируемых сплавов наибольшей прочностью обладают сплавы магния с алюминием и сплавы магния с цинком, легированные цирконием, кадмием, серебром, редкоземельными металлами.

Сплавы магния с алюминием содержат Алюминий и цинк обладают высокой растворимостью в магнии. Повышение их содержания в сплаве приводит к увеличению прочности сначала в результате увеличения концентрации твердого раствора, а затем благодаря появлению вторичных фаз Однако в промышленные сплавы не вводят более и более так как большое количество промежуточных фаз вызывает снижение пластичности С понижением температуры концентрация твердого раствора уменьшается (см. рис. 12.12), что дает возможность упрочнять сплавы с помощью закалки и старения. Сравнительно небольшой эффект упрочнения (около 30%) этих сплавов объясняется тем, что при распаде твердого раствора образуются сразу стабильные фазы с относительно большим

ТАБЛИЦА 12.5. (см. скан) Химический состав и механические свойства магниевых сплавов

расстоянием между частицами. Причем упрочняющие фазы в этих сплавах обладают большой склонностью к коагуляции, которая начинается до достижения полного распада пересыщенного твердого раствора.

Цинк и алюминий придают сплавам хорошую технологическую пластичность, что позволяет изготовлять из них кованые и штампованные детали сложной формы (например, крыльчатки и жалюзи капота самолета). Для устранения вредного влияния железа сплавы дополнительно легируют марганцем. Сплавы с низким содержанием алюминия и поэтому небольшим количеством вторичных фаз в структуре дают незначительное упрочнение при закалке и старении. Они применяются в горячепрессованном или отожженном состояниях. Сплавы с высоким содержанием алюминия, дополнительно легированные серебром и кадмием обладают самой высокой прочностью и удельной прочностью (24 км) среди магниевых сплавов.

Кадмий неограниченно растворяется в магнии и не образует собственных фаз в сплавах магния с алюминием. Легируя твердый раствор, кадмий повышает механические свойства и технологическую пластичность сплавов. Серебро обладает хотя и ограниченной, но значительной (15,5% по массе) растворимостью в магнии. Высокая прочность этих сплавов объясняется наличием высоколегированного алюминием, серебром и кадмием твердого раствора и большого количества упрочняющей фазы

Высокопрочные сплавы магния с цинком дополнительно легируют цирконием кадмием, и др.). Магний образует с цинком твердый раствор, концентрация которого

с повышением температуры увеличивается и достигает предельного значения (8,4%) при эвтектической температуре. Увеличение содержания цинка в сплавах приводит к резкому повышению прочности и некоторому улучшению пластичности в результате легирования твердого раствора. Появление в структуре сплавов интерметаллидной фазы ведет к дальнейшему упрочнению и снижению пластичности. Для того чтобы сохранить пластичность на допустимом уровне, содержание цинка в промышленных сплавах ограничивают 5-6%.

Цирконий оказывает рафинирующее и модифицирующее действие. Вступая в соединение с водородом, цирконий уменьшает пористость. Измельчая структуру сплавов магния с цинком, цирконий вызывает повышение временного сопротивления и особенно предела текучести, пластичности. Полной упрочняющей термической обработке эти сплавы обычно не подвергают, так как при нагреве под закалку снимается наклеп, полученный полуфабрикатами при прессовании, штамповке; упрочнение при старении настолько мало, что не обеспечивает уровня исходных свойств. Большой эффект дает старение, проведенное непосредственно после прессования (штамповки).

Недостатками сплавов являются сложность приготовления, обусловленная низкой растворимостью циркония в жидком магнии, склонность к образованию трещин, затрудняющих горячую прокатку и сварку сплавов. Сплавы применяют для несвариваемых сильно нагруженных деталей (обшивки самолетов, деталей грузоподъемных машин, автомобилей, ткацких станков и др.).

Кадмий в сплавах магния с цинком не образует промежуточных фаз. Легируя твердый раствор, он повышает прочность и пластичность сплавов этой системы. Редкоземельные металлы дополнительно увеличивают прочностные характеристики в результате образования промежуточных интерметаллидных фаз.