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JDM系列高性能鎂合金

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-05-22
核心提示:JDM系列高性能鎂合金是上海交通大學(xué)輕合金精密成形國家工程研究中心與其他單位共同研發(fā)的高性能鎂合金,牌號中的JD為“交通”(Jiaotong)的縮寫,M代表“鎂”(magnesium)和漢字“鎂”的拼音“mei”的縮寫。
       JDM系列高性能鎂合金是上海交通大學(xué)輕合金精密成形國家工程研究中心與其他單位共同研發(fā)的高性能鎂合金,牌號中的JD為“交通”(Jiaotong)的縮寫,M代表“鎂”(magnesium)和漢字“鎂”的拼音“mei”的縮寫。他們對鎂合金的組織、性能、加工成形技術(shù)作了系統(tǒng)的全面研究,所開發(fā)的高性能鎂合金都含有稀土元素,代表性的合金有JDM1JDM2A、JDM3、JDM4合金等,合金的成分是在系統(tǒng)研究了Mg-Nd-Zn、Mg-GdMg-Gd-Y、Mg-Gd-ZnMg-Gd-Ag、Mg-Y-Nd、Mg-Y-SmMg-Dy-Gd-Nd、Mg-Y-Gd、Mg-Sm-Zn系合金的基礎(chǔ)上確定的。

研究人員針對鎂合金強度較低和不易變形的問題,系統(tǒng)研究了Gd、Y、Nd、Dy等對組織和性能的影響,發(fā)現(xiàn)了稀土元素在鎂中的固溶規(guī)律及合金的時效特性,在研究鎂-重稀土體系的顯微組織和精細(xì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,找到了垂直于基面的時效析出相,探明了Mg-Gd-Y系合金的4階段時效析出序列:

α-Mg→β''→β'→β1→β

首次發(fā)現(xiàn)了新的過渡相β1,它是通過β'相原位轉(zhuǎn)變形核長大的,修正了日本學(xué)者對該體系時效序列的描述,研制成形有自主知識產(chǎn)權(quán)的Mg-Gd-Y-Zr系高性能鎂合金,其T6鑄件的抗拉強度>400N/mm2,軋制板材的抗拉強度Rm>500N/mm2,且有優(yōu)良的抗拉Rm和抗蠕變強度。上海交通大學(xué)研制的典型稀土鎂合金的基本特性如下:

JDM1鑄造合金:除主要合金元素Nd外,還含有少量的Zn、Zr、Ca,室溫抗拉強度Rm=300N/mm2、屈服強度Rp0.2=140N/mm2、伸長率A=10%,工作溫度可達(dá)250℃。

JDM2A、JDM2B鑄造鎂合金:以重稀土元素GdY等為主要合金元素的高強度合金,室溫力學(xué)性能:屈服強度Rp0.2=240N/mm2~260N/mm2,抗拉強度Rm=370N/mm2~400N/mm2,伸長率A=3%~5%,鑄造狀態(tài)的顯微組織由α-Mg與離異共晶Mg24(Cd,Y)相構(gòu)成,工作溫度可達(dá)300℃,它的高、低溫力學(xué)性能比傳統(tǒng)的高強度耐熱鎂合金WE54的還高。

JDM2B鑄造鎂合金:是JDM2A合金的發(fā)展,用于鑄造高溫零件,它的Gd、Y含量的比JDM2合金的低一些,它的室溫力學(xué)性能:F狀態(tài)鍛件的抗拉強度Rm310N/mm2T6狀態(tài)鍛件的Rm420N/mm2;F狀態(tài)鍛件的屈服強度Rp0.2215N/mm2,T6狀態(tài)的Rp0.2335N/mm2;F狀態(tài)鍛件伸長率A9.0%T6狀態(tài)的A5.0%。

JDM3高稀土鑄造鎂合金:主要合金元素為Y、Gd、Zn,它的室溫屈服強度Rp0.2=260N/mm2,抗拉強度Pm=290N/m2,伸長率A=0.6%。JDM3合金的顯微組織由α-Mg與晶界上的Mg12ZnY化合金組成,因此,塑性差,但有良好的高溫性能。

JDM4Ag的與高稀土的鎂合金:主要合金元素的重稀土Gd、Y,還含有少量的Ag、Ca、Zr,鑄件組織由α-Mg和離異共晶Mg5Gd組成,固溶處理與時效后強度顯著升高,伸長率明顯下降。鑄件室溫力學(xué)性能:屈服強度Rp0.2=300N/mm2,抗拉強度Rm=410N/mm2,伸長率2.3%。JDM4合金是目前世界上屈服強度最高的鑄造鎂合金。

新型鎂-稀合金的研制充分發(fā)揮了中國稀土和鎂資源的優(yōu)勢,其性能達(dá)到領(lǐng)先水平,促進(jìn)了中國鎂及稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,受到國際材料領(lǐng)域的高度關(guān)注。

可熱處理強化稀土壓鑄鎂合金:為了克服常規(guī)鎂合金壓鑄件內(nèi)在氣孔率較高、可焊性差、伸長率和韌性低等不足之處,交通大學(xué)重點對Mg-Sm-ZnMg-Nd系可熱處強化合金及其真空工藝進(jìn)行全面深入研究,取得了可喜的成就,研究中心副主任曾小勤教授在2011721日于德國呂內(nèi)堡舉行的國際輕金屬大會上2011年度鎂合金大獎。

 

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