Магниевые сплавы

Магний обладает гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой. Ниже приведены некоторые свойства магния:

Магниевые сплавы

Поверхностное натяжение снижают добавки лития, кальция, сурьмы, стронция, свинца, висмута или бора. Чистый магний характеризуется высокой химической активностью и легко окисляется. У образующейся оксидной плены при температуре выше 450 °С отсутствуют защитные свойства. С повышением температуры скорость окисления возрастает, а при 623 °С магний воспламеняется в воздухе. Медь, никель, олово, цинк и алюминий увеличивают скорость окисления магния при повышенных температурах; свинец, серебро, кадмий и таллий почти не оказывают влияния, а церий и лантан несколько замедляют скорость окисления на воздухе.

С азотом при температуре выше 750 °С магний взаимодействует с образованием нерастворимого твердого и хрупкого нитрида, снижающего пластические свойства металла. С сернистым газом при 600-650 °С взаимодействие сопровождается образованием МgО, MgS04 и паров серы.

Магний в значительно большем количестве, чем алюминий, поглощает водород. С повышением температуры и давления над расплавом растворимость водорода увеличивается (табл.8).

Магний не взаимодействует с растворами едких щелочей, с керосином, бензином, минеральными маслами, устойчив по отношению и фторидам и плавиковой кислоте, но неустойчив в разбавленных минеральных кислотах. С водой магний интенсивно реагирует с выделением водорода, который часто является причиной взрывов из-за образования гремучего газа.

Таблица 8. Растворимость водорода а магниевом сплаве

Магниевые сплавы

 

Магниевые сплавы

ГОСТ 804-93 предусматривает выпуск трех марок первичного магния, различающихся содержанием примесей (табл.9).

Кроме примесей первичный магний в сотых и тысячных долях процента содержит натрий (до 0,01 %), калий (до 0,005 %), титан (до 0,014%), кальций, барий, стронций, галлий, водород, цинк, сурьму и другие элементы, а также оксид и хлорид магния.

Наиболее вредными примесями являются никель и железо. Они сильно снижают коррозионную стойкость магния. Ввиду малой растворимости в твердом магнии эти примеси при содержании более 0,01- 0,02%. выделяются в виде мельчайших частиц интерметаллида Mg2Ni и чистого железа и вызывают резкое усиление атмосферной коррозии за счет образования большого числа гальванических микропар.

Алюминий лучше всего упрочняет магниевые сплавы, но одновременно снижает их коррозионную стойкость. Алюминий образует с магнием твердый раствор. На диаграмме (рис.4), представляющей собой разрез по поверхности ликвидуса тройной диаграммы Mg-Al-Zn, показана растворимость алюминия и цинка в магнии при разных температурах. Алюминий в какой-то степени повышает жидкотекучесть магниевых сплавов. В европейские стандарты включен сплав MgAI9Zn

Магниевые сплавы

 

Таблица 10. Содержание основных компонентов и механические свойства магниевых сплавов

Магниевые сплавы

(или AZ-91) очень близкий по химическому составу к сплаву Мл5. Он содержит 8-9,5 % AI и рекомендуется для изготовления особо тонкостенных отливок. Многие фирмы используют сплав MgAl8Zn1 (или AZ-81). Оба сплава имеют почти одно и то же содержание основных компонентов и одинаковые механические свойства (табл.10).

Марганец (до 0,5 %) улучшает механические свойства, повышает жаропрочность и, что особенно важно, коррозионную стойкость магниевых сплавов. С уменьшением содержания алюминия в магниевом сплаве от 8 до 6 % влияние марганца на стойкость против коррозии усиливается.

Цинк увеличивает прочность, удлинение и жидкотекучесть магниевых сплавов, но значительно снижает их коррозионную стойкость. Обычно в технической литературе рекомендуют для литья под давлением сплавы Мл5 и Мл6. Сплав Мл6 отличается повышенным содержанием алюминия (9-11 %) и цинка (до 2%) для повышения литейных свойств сплава. Несмотря на более высокую жидкотекучесть, этот сплав неприемлем для литья под давлением из-за его чрезмерной хрупкости в горячем состоянии. Наилучшие сочетания механических свойств имеют сплавы, содержащие не более 0,3 % Zn.

В европейские стандарты включены магниевые сплавы, не содержащие цинка, предназначенные для изготовления отливок, работающих при больших ударных нагрузках: сплав MgAl6Mn или АМ-90 (5,5- 6,5%AI; 0,1-0,4 % Мп) и сплав MgAl4Sil или AS-41 (4-5 % AI; 0,2- 0,5 % Мп; 0,1—0,4 % Si). Относительное удлинение этих сплавов до 6- 8 %. Сплав MgAWSil отличается, кроме того, высоким сопротивлением ползучести при повышенных температурах.

Кремний (0,1-0,4%) увеличивает склонность магниевых сплавов к поглощению газов и образованию газовой поверхности в отливках. К тому же он усиливает ликвацию и усадку сплава. Поэтому сплав MgAl4Sil, содержащий кремний, требует тщательной дегазации, а отливки из этого сплава необходимо конструировать с учетом минимального затруднения усадки.

Железо и медь понижают коррозионную стойкость магниевых сплавов и являются для них вредными примесями.

Магний более других промышленных металлов склонен к окислению. Сплавы магния достаточно устойчивы в чистой фтористоводородной кислоте любой концентрации и в едких щелочах, но они сильно корродируют во всех других растворах кислот и солей, а также в обычной и особенно в морской воде. Незащищенные поверхности отливок из магниевых сплавов очень быстро окисляются даже на воздухе. Поэтому на поверхности деталей из магниевых сплавов наносят защитные покрытия. Основным способом нанесения таких покрытий является оксидирование в растворах, содержащих соли хрома. На детали, работающие при температурах 100-200 °С, дополнительно наносят лакокрасочные покрытия.

Смотрите также