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DOI:10.2240 / Azojomo0128

欧洲杯足球竞彩镁合金的材料和加工设计 - 通过重复塑性加工和MG2SI固态合成晶粒精制(综述)

Katsuyoshi Kondoh,Ritsuko Tsuzuki,Wenbo du和Shigeharu Kamado

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发布时间:2005年9月

抽象的

本文综述了通过重复塑性加工晶粒细欧洲杯足球竞彩化和镁硅化物(Mg2Si)在固态中形成的分散体。镁复合合金用mg2Si颗粒欧洲杯猜球平台(MGSIX®)与常规载体相比,显示出高抗拉强度和良好的电化学性能。内部SiO的残片2高纯度玻璃可作为镁的形成原料欧洲杯足球竞彩2镁合金的Si代替硅颗粒。欧洲杯猜球平台

关键字

镁、晶粒细化、重复塑性加工、固态合成、镁2SI.

介绍

利用镁合金作为结构材料或汽车部件对于减少空气污染排放(例如; CO)非常有效欧洲杯足球竞彩2,所以X和不X)和能源消耗。然而,与其他工业金属相比,镁合金的可成形性,机械和物理性质差,特别是杨氏模量,腐蚀和耐磨性。钢或铝合金。以前的作品[1-4]表示mg2由单质镁和硅粉混合物以固态方式合成的块状硅金属间化合物密度较低,为1.88 g/cm3.以及良好的力学性能,如350~700 Hv的显微硬度,120 GPa的高弹性模量和1358 K的高熔点。另一方面,霍尔 - 竖起关系[5,6]众所周知,采用晶粒精炼过程来改善机械性能。模具中材料的严重塑性变形等相等通道 - 角挤出(ECAE)导致镁合金的高强度和韧性,因为精制晶粒有效地阻碍了基础平面滑动[7]。欧洲杯足球竞彩

在这项研究中,MG的特点2首先描述Si化合物。引入了通欧洲杯足球竞彩过反复塑料改善镁合金的机械和物理性质的反复塑料来利用化合物和晶粒精炼方法的材料和加工设计。作为回收过程的观点,雇用SIO的可能性2玻璃粉合合成mg2在本次审查中讨论了Si作为输入原欧洲杯足球竞彩材料而不是硅。此外,为了建立面向扩展的技术,上述高性能镁合金的加工设计应用于生产诸如管道,杆和板材生产中的产品。

欧洲杯足球竞彩镁合金的材料和加工设计

MG的特征2SI金属间金属

2通过热压工艺[3]欧洲杯足球竞彩将Mg-33.33 mol%Si粉末混合料固化成固态Si块状材料,具有350~700 Hv的显微硬度、120 GPa的高弹性模量和1358 K的高熔点等良好的力学性能。它们比传统的镁合金的好。它表明,通过细mg的均匀分布,可以提高镁合金的机械性能2基质中的欧洲杯猜球平台Si颗粒。

阳极的电流密度对应于材料的腐蚀反应速度。欧洲杯足球竞彩也就是说,较低电流密度意味着更高贵的耐腐蚀性。与传统的AZ31镁合金相比,电流密度的Mg2Si笨重的材料降至欧洲杯足球竞彩1/40〜1/60。阴极和阳极反应之间的电位均衡的增加也意味着mg2Si是AZ31合金的优异潜力,并提高与其他金属接触的耐腐蚀性。此外,基于JIS Z 2731(308k温度和5%浓度)的盐喷雾试验显示,在AZ31合金的情况下,腐蚀在1小时后开始。盐喷雾试验中常规镁合金的腐蚀现象在约1小时开始。

2然而,Si笨重的材料在2,000小时的耐力评估后没有损坏。这意味着mg的耐腐蚀性2Si比传统的不锈钢钢更好。

欧洲杯足球竞彩高性能镁合金的材料设计

通过使用Mg,可以向镁合金提供一定的特征,该特性是镁合金2SI金属间金属材料如图2所示。欧洲杯足球竞彩图2 (a)为含Mg的金属基复合材料2Si分散体被命名为MgSiX®“,(b)由mg表面修饰2涂敷在镁合金上的Si层。前者有利于镁改善材料的力学性能2硅弥散强化效果,后者是为了提高耐蚀性和耐磨性。本文介绍了MgSiX的特性®结合晶粒细化工艺和固相合成Mg2Si。

AZOJOMO  -  AZOM材料在线 - 材料设欧洲杯足球竞彩计的示意图,用于高性能镁合金的材料设计,(A)金属基质复合物(MGSIX®)和(B)表面改性。

图1。高性能镁合金材料设计的示意图,(A)金属基质复合物(欧洲杯足球竞彩MGSIX®(b)表面改性。

晶粒细化和弥散强化效果

反复塑料工作谷物精炼效果

众所周知,晶粒细化改善了材料的强度。欧洲杯足球竞彩在该研究中,采用图3中所示的重复塑性工作(RPW)方法,以产生具有精制晶粒的镁绿色块[9]。

将原粉混合物送入安装在压力机的模具后,由上冲头i进行固化剂,上冲头II放入压坯体中,在模具中通过反向挤压使坯料发生塑性变形。在此之后,第I个冲孔再次继续压缩。

在RPW过程中,由两个上冲头交替插入的压实和反向挤压组成的一个循环需要约6~10秒。冲床速度约为0.5~ 1m /s,原料混合、精炼所消耗的能量由速度控制。图4显示了不同循环次数下热挤压AZ31合金的极限抗拉强度(UTS)与平均晶粒尺寸的关系。随着晶粒尺寸的减小,UTS显著增加。它对应于Hall-Petch方程式。例如,当RPW (N)为200次时,热挤压AZ31合金的平均晶粒尺寸为4.3 μm, UTS约为350 MPa,优于常规AZ31合金的265 MPa。因此,RPW工艺可以有效细化镁晶粒,提高镁合金的拉伸性能。

含Mg的镁复合材料2如果分散体

图5说明了制造镁复合材料的示意图2Si分散体,采用镁合金粉末和硅颗粒的元素混合物[10]。欧洲杯猜球平台

2Si金属间金属间可以通过镁和硅的反应形成在热挤出前预热绿色紧凑时具有放热热的反应形成。硅(SiO2)也作为另一种原料作为合成Mg提供2Si和MgO通过镁通过脱氧化。这些基于以下等式发生。

2mg + si.2SI.

(1)

4毫克+ SiO22SI + 2MGO

(2)

例如,使用平均粒径为145 μm的AZ31合金粉和SiO2粉末,具有22μm,复合材料的UTS,具有8质量%SiO2与SIO成比例地增加2内容,是362 MPa。合成Mg的平均粒径2Si /MgO约为20 μm。和SiO是一样的2原料,因欧洲杯足球竞彩为形成的颗粒粗化在固相反应中发生的并不多。欧洲杯猜球平台因此,从分散强化效应的角度,控制Si和SiO的粒径2生坯中的粉末对于制备细镁复合材料是非常重要的2Si或mg2Si / MgO分散体。

欧洲杯足球竞彩MGSIX的材料设计®

高性能镁合金(MgSiX)结合RPW工艺的晶粒细化和细Mg的弥散强化,如图6所示2Si颗粒欧洲杯猜球平台。原位生成Mg的均匀分布2硅不仅提高了镁合金的力学性能,而且提高了镁合金的耐蚀性和耐磨性。

图7显示了UTS对SIO的依赖性2当采用AZ31-5质量%Si的单质粉末混合物时,采用RPW工艺(N=200)与传统冷压工艺(N=1)进行比较。在这两种复合材料中,ut随着SiO的增加而成比例地增加2细Mg的分散强化作用2Si / MgO欧洲杯猜球平台颗粒。然而,由于RPW的基质晶粒细化,AZ31通过RPW通过RPW表示较高的拉伸强度。如图7(b)的光学微观结构所示,RPWED复合合金显示出更精细的Mg2在基质中更均匀地分布的S欧洲杯猜球平台i和MgO颗粒对UT的改善有效。

关于复合材料的耐蚀性,图8为添加Mg的AZ31复合合金的电化学极化曲线2Si/MgO颗粒欧洲杯猜球平台,当采用单质粉末AZ31-2混合质量%SiO2作为原材料。欧洲杯足球竞彩通过包括Mg,目前的密度明显降至1/2〜1/32Si,与传统的AZ31合金相比。即通过原位生成Mg的分散可以提高镁合金的耐蚀性2基质中的欧洲杯猜球平台Si颗粒。此外,摩擦学特性也显着改善[11]。特别地,由于其“轻度冒犯性”性能,通过包括MgO颗粒,减少了油润滑剂条件下的摩擦系数,以阻碍柜台材料上的磨料现象[12]。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台图石墨颗粒的添加也有效地减少由于其自润滑而稳定摩擦系欧洲杯猜球平台数。

废硅的回收利用2玻璃生产mgsix®

考虑到玻璃产品的主要成分是SiO2,特别是纯度高的玻璃屑,有很大的可能性作为输入原料代替硅形成Mg欧洲杯足球竞彩2Si通过脱氧和反应过程[13]。图9显示了锻造光学SiO的内部内部残渣小块的外观2纯度99.99%的玻璃纤维。它们被磨成细粉,平均粒径为16.8 μm。混合SiO后2具有AZ31粉欧洲杯猜球平台末的玻璃颗粒,通过在600MPa的施加压力下通过冷压制固结元素粉末混合物。

SiO2粉末混合物的玻璃颗粒含量为0,2,4,6和8质量%。在723 k下加热每个绿色结构300秒以合成Mg2Si/MgO经热挤压后,以37的挤压比立即固化为全密度。图10为在723 K加热300 s后的生坯XRD谱图。Mg的峰2肯定发现了Si和MgO,即SiO2玻璃粒子与镁反欧洲杯猜球平台应形成它们。此外,在723 K加热后的绿色致密物的差示扫描量热(DSC)曲线显示没有放热峰,这与镁与SiO的反应有关2当加热至910k时,意味着在723k加热后,在绿色块中不存在玻璃颗粒,并在预热期间与镁合金粉末完全反应。

图11表示UTS的依赖性,屈服应力和热挤出的AZ31复合合金用Mg的伸长率2Si/MgO分散在玻璃含量上。结果表明,随着SiO的增加,拉伸强度逐渐增加2内容。这是因为当Mg时分散强化效果2Si / MgO细颗粒均匀欧洲杯猜球平台分布在基质中。屈服应力也根据SIO的增加而增加2与镁基体相比,弥散体的杨氏模量极高。延伸率随SiO的增加而降低2内容,因为原位形成了mg2与AZ31基质相比,Si和MgO分散体是脆的。因此,浪费了SIO2具有高纯度的眼镜能够用作形成mg的原料欧洲杯足球竞彩2通过该研究中提出的反应和合成过程Si。

批量生产过程的实用可行性

为建立MgSiX上面向放大的工程®及其新工艺,有必要评估镁复合材料的性质用mg2采用大规模生产设备,采用大规模生产工艺生产硅分散体。2020欧洲杯下注官网如图12 (a)所示,绿色压坯,直径为140mm,重量约为3kg,采用RPW工艺路线,采用5000kn螺杆驱动式压力机(ENOMOTO machine 500ZES)生产。

图12(b)通过使用大规模的制造设备显示了管道半产品的外观。2020欧洲杯下注官网mgsix.®棒材也有优越的机械性能,例如;UTS为378 MPa,延伸率为11%。从提高生产率的角度来看,RPW工艺必须利用工业中安装的制造设备来优化坯料尺寸和循环次数。2020欧洲杯下注官网

结论

镁硅化物(Mg2Si)Dispersoids(MGSIX®)通过固态反复塑料工作过程开发,并表示高强度。合成mg2Si,内部废物或SiO的废料2高纯度玻璃可以代替硅颗粒作为输入原料。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台

承认

本研究由神奈川科学技术研究院(KAST)的“开发高性能镁合金的环保过程”项目和日本经济产业省创建大学企业的配套基金项目提供资金支持。欧洲杯线上买球

参考

  1. G. FROMMEYER,“机械合金金属间MG的微观结构和力学性能2Si-Al合金“,Z. Metallkd,85(1994)372-377。
  2. L. F. Mondolfo,“铝合金:结构和物业”,Butterworth出版物伦敦,波士顿,(1976),566。
  3. K. Kondoh, H. Oginuma和T.Aizawa,“Mg的固态合成”2Si来自Mg-Si混合物粉,材料交易,欧洲杯足球竞彩42.(2001) 1293 - 1300。
  4. K.Kondoh,H. Oginuma,A.Kimura,S. Matsukawa和T.Aizawa,“原位合成MG2SI白金属间通过粉末冶金流程“,材料交易,欧洲杯足球竞彩45.(2003) 981 - 985。
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  12. W. Ostele,M.Griepentrog,T. H. Gross和I.城市,“磨损磨损造成的化学和微观结构变化”,磨损,251.(2001)1469-1476。
  13. K. Kondoh和Tachai Luagnv​​aranaunt,“使用SiO制造镁复合材料的新工艺2“玻璃屑”,材料交易,欧洲杯足球竞彩44.(2003) 2468 - 2474。

详细联系方式

Katsuyoshi Kondoh.

高级科技研究中心欧洲杯线上买球

东京大学

Komaba 4-6-1

Meguro-ku tokyo153 - 8904

日本

电子邮件:(电子邮件保护)

Shigeharu Kamado

机械工程系

纳卡冈理工大学

Nagaoka,Niigata 940-2188

日本

本文还以“材料和材料处理技术进步”的印刷形式公布,6 [2](2004)328-335。欧洲杯足球竞彩

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