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挤压工艺主要的部分是挤压温度,它与合金种类和挤压材形状有关,一般为295℃~455℃,对镁及镁合金的挤压变形特性影响很大,可以通过调节挤压温度来满足挤压比要求,镁合金的挤压比(断面减缩率)通常保持在10∶1~100∶1,采用预挤压坯锭挤压时,可以采用更大的挤压比。同时,挤压镁合金时会产生大量热能,采取适当措施散发这部分热量,否则,被挤件温度有可能会超过固相线温度,形成热裂纹。
挤压结束后,先取出模具,并从锭坯上切下成品件,再取出锭坯余料,余料可以循环使用。如果立即装上新锭坯,并与锭坯余料焊合后,可以连续挤压,预留纵向槽,以便新旧锭坯卷入的气体排出,可采用铸造、机械加工和挤压法加工纵向槽。用挤压工艺可以生产双金属复合材料。
为了使挤压材具有弥散分布的细小的显微组织和较高的力学性能,须将挤压材进行在线淬火,即在挤压机上向出模的高温挤压材吹强气流或水。应注意的是,冷却水不得与热模接触,否则模型会开裂。挤压材料人工时效后,力学性能显著上升,它们的典型性能见表。粉末挤压ZK60A合金有很高的抗压强度,因其晶粒极小。
ZK60、WE43、WE54合金的热处理状态为T5(人工时效)或T6(固溶+人工时效)。T5和T6状态的ZK系列镁合金挤压材,不但有各向同性的强度性能,而且塑性也不低。热处理对WE系镁合金挤压材的室温力学性能影响不大,但能较明显地提高其高温性能稳定性。AZ61及AZ80镁合金也可以时效强化,但在T5、T6处理后,强度性能仅略有提高,可是塑性却明显下降。一般情况下,ZK型镁合金具有良好的强度与塑性匹配,无需进行热处理。
ZK60A合金挤压材
ZK60A镁合金是一种不含Al的Mg-Zn系合金,含Zn4.8-6.2、Zr 0.45,共余为Mg,Zr的含量一般为0.5%。F及T5状态挤压材的室温平均弹性模量44.8GPa。室温抗拉强度/伸长率:F材料的340MPa/14%,T5材料的305MPa/11%;室温屈服强度:F材料的360MPa、T5材料的305MPa。
ZK60A合金挤压材纵向试样回转梁(R=-1)轴向负载(R=0.25)的室温疲劳断裂试验结果见图1-图4。
ZK60A合金锻件
ZK60A-T5合金锻件的回转和弯曲梁(R=-1)疲劳强度见图5及图6,纵向试样,带切口,Kt=2,经机加工和抛光,试样取自车轮轮缘。
弹性模量室温平均值44.8MPa、室温抗拉强度/伸长率305MPa/16%、室温屈服强度205MPa的ZK60A的切线和轴向轮缘回转和弯曲梁试样的室温疲劳强度见下表,试样经抛光。
AZ31B-F合金挤压材的室温平均弹性模量44.8 GPa,抗拉强度260 MPa,伸长率15%,屈服强度200 MPa。室温下光滑试样于干燥大气中、水中、含冷凝水空气中和其它物质中进行。
轴向负载(R=0.25)疲劳断裂试验时,其疲劳性能与疲劳寿命见表。
美国衣阿华大学的斯蒂芬斯(R. I. Stephens)和施拉德(C.D. Schrader)用 12.7 mm 厚的AZ31B- H24镁合金测试了它在室温试验室条件的疲劳裂纹成长特性(见下图)。试样的平均室温弹性模量44.8 GPa,抗拉强度250 MPa,伸长率21 %,屈服强度150 MPa,负载条件R=0.1、0.4、0.7,试样取向T-L、厚12.7 mm,频率5Hz-50 Hz。
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