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返回列表 来源: 未知 发布日期: 2022-01-22 10:56
 
  高锌镁铝合金合金化与应用在文创产品上的加工工艺的研究现状
 
  1.4变质剂对高锌镁铝合金的影响
 
  高锌铝合金常用的变质剂有锆、锰、钛、铒、钪等。 Zr在高锌镁铝合金中形成Al2ZnZr相,该相可以是非均质形
 
  核质点[ 38,65 ]。 Mn通过添加到高锌镁铝合金中,可以形成独立富锰固化相(MnAl6相),分布在晶界或晶界附近,形成少数的贯通晶粒
 
  [66-68]。 但是,相对于富Zr相,富Mn相固定位错的能力较弱。 这是因为富Mn相和富Al相的相干性低,其尺寸大

  [69]。 元素Ti高锌镁铝合金晶粒和枝晶臂的间距的微细化效果非常明显,能够显着提高合金的硬度、强度、伸长率
 
  这是因为TiB2和Al3Ti相的不均匀核使晶粒[70-74]微细化。 Ti添加量为500~600 ppm时,合金的晶界出现含Ti
 
  相,这种相遇对塑性有不良影响,导致伸长率降低[75]。 向Al-20Zn合金中添加100 ppm,合金的平均晶粒尺寸
 
  英寸从2 173 m减少到151 m,晶粒尺寸减少了近15倍[76]。 Al-35Zn合金通过0.01 %~0.1 % TiB微细化剂形成晶粒
 
  尺寸从148 m减少到27 m,TiB添加量为0.05%时,合金的抗拉强度从322 MPa上升到383 MPa,延伸率为
 
  7.3%上升到13.8%[77]。 铝合金外壳 文创产品 稀土元素对Al-Zn合金的密度偏析和下面的缩合抑制有积极作用[ 78,79 ]。 稀土元素Er是块状的
 
  al3Er(ti,Cr  )金属间化合物分布在高锌镁铝合金的晶界,少数er固溶于基体中[ 65,80 ]。 稀土元素Sc为高锌铝
 
  合金中可以形成Al3Sc相,该相与基体共存,阻碍原子扩散,降低初生固相粒子的粗化速度,提高粒子尺寸
 
  均匀性在凝固过程中成为不均匀的核质点,导致合金晶粒的微细化[81-85]。 另外,该相也可以在热变形过程中被销固定
 
  位错抑制恢复和再结晶,使晶粒微细化[86-89]。
 
  3 .发展前景和展望
 
  高锌镁铝合金作为耐磨材料,是锡青铜的良好替代品,具有高硬度和强度、优异的摩擦学性能和良好的阻尼性
 
  可以。 我国是一个铜锌短缺的国家,国内75%的铜依靠进口,冶炼锡青铜1吨的成本约为5万元,而冶炼铝锌合金1吨由于成本约为1.8万元,高铝锌合金的经济效益相当显著[15、16、118]。 高锌镁铝合金具有优良的成型性能,不仅是传统
 
  的铸造方法制造,且可采用压力铸造、连铸、壳型铸造等多种特殊成形技术制造。 在加工性方面,高锌铝
 
  合金填充性好,缩孔倾向小。 但高锌镁铝合金塑性韧性差,尺寸稳定性低,高温时软化。 克服高锌铝合金
 
  拓展自身缺陷、合金的应用范围具有现实意义。 因此,在今后的研发中,高锌镁铝合金应关注以下几个方面。
 
  合金元素对高锌镁铝合金组织和性能影响研究不够,深入开展高锌镁铝合金基础研究,微观机理研究
 
  查明了不同元素影响高锌镁铝合金的原因,研制了高强度Al-Zn合金。
 
  塑性差是限制高锌镁铝合金应用推广的主要原因,在提高合金强度硬度和耐磨性的同时,延伸率也提高和扩展
 
  大锌铝合金的应用范围具有重要意义。
 
  热处理工艺是提高合金性能的重要工艺之一,现阶段对高锌镁铝合金的热处理强化研究较少,深入研究高锌铝
 
  合金热处理工艺制度是提高合金组织和性能的有效方式。
 
  现阶段高锌镁铝合金应用案例较少,应拓展高锌镁铝合金的推广应用,提高价值。
 
  加工工艺对高锌镁铝合金的影响
 
  高锌镁铝合金具有良好的成形性能和 机械加工 性能,不仅可以用传统的砂型、金属型铸造方法制造,也可以采用
 
  采用挤压铸造、注射成型、半固态铸造等方法制造。 另外,合适的热处理工艺对高锌镁铝合金的组织和性能有很大影响。
 
  挤压铸造在铸造过程中对结晶器型腔施加持续的机械静水压,利用凝固时金属的易流动性已经
 
  凝固的硬壳发生塑性变形,该方法可改善金属凝固时形成的收缩收缩窝等缺陷[90-95]。 Fang等人[96]认为高锌镁铝合金被压坏了
 
  压缩过程中的动态再结晶会导致晶粒细化,诱导塑性应变会导致微晶强化和织构硬化。
 
  注塑成型作为一种新型材料的制备和成型技术具有独特的优点西方国家利用注塑成型技术发明锌含量为8%
 
  以上高锌镁铝合金的拉伸强度为760~810 MPa,伸长率为8%~13%[97-100]。 在国内,注射成型技术是高锌铝
 
  在合金中的应用也取得了进展,科研人员制备了含锌量高达12%的高强度镁铝合金,其合金强度为750~780 MPa
 
  伸长率为8%~10%,且通过注射成形制造合金的衰减能力高于铸造合金[101-103] .改善合金性能的另一种方法是施加剧烈的塑性变形。 挤压和轧制等传统变形技术可以细化合金的显微组织。
 
  高锌镁铝合金在变形条件下,铝晶格内Zn原子呈不稳定性,随着变形量的增加,Zn相析出加剧[104-108]。 Al-20Zn
 
  合金轧制变形一定程度后,合金晶粒尺寸随变形程度的增加而减小,等效应达到12.05时晶粒尺寸约为
 
  虽然为150 nm,但轧制状态的高锌镁铝合金的强度不适合霍尔页式,应变为2.92时,Al-20Zn合金的硬度最大为119
 
  HV随着变形程度的增大,合金的硬度变小,这是因为随着变形程度的增大,位错向表面移动,位错消失
 
  加工硬化效果变小[105]。 全同立构挤出技术(ECAE/P  )通过产生高密度位错和超细晶组织提高合金的力学性能
 
  技术[ 109,110 ]。 高锌镁铝合金通过ECAP处理,有可能产生由微细析出相和分散相构成的第二相粒子,这些粒子处于析出过程中
 
  中遵循共格GP区半共格非共格的固定相变顺序,其相变过程受析出动力学和热力学的影响。 棒状析出相
 
  在ECAP加工中可以破碎成细小的球状粒子,具有良好的热稳定性,对抑制ECAP加热中的晶粒生长非常重要
 
  因此,微细析出相和分散体的存在显着地提高变形组织的热稳定性[111-113] .
 
  热处理可以去除高锌镁铝合金中枝晶偏析和异常组织,提高铸件尺寸的稳定性[114-116]。 用挤压铸造制成的
 
  当以320/3h对ZA43-0.1Mn合金进行固溶处理时,枝晶一部分分解,枝晶的形态得到改善,枝晶偏析得到减轻,相发生相变
 
  相变、富锰相破碎化和角钝化、过饱和固溶体在冷却过程中分散析出,合金力学性能明显增强,此时ZA43-
 
  0.1Mn合金的抗拉强度为515 MPa,伸长率为10%[117]。 Han等人[51]发现Al-43Zn-2Cu合金在400下固溶处理了60 min
 
  与水淬火后未进行热处理强化铸态合金相比,合金的拉伸强度出乎意料地从350.5 MPa增加到600 MPa,
 
  增长率从2.7%提高到3.4%。
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