冷卻速率對鎂鋁鋅合金組織的影響

崔 旋

（商洛學院，陜西 商洛 726000）

當今社會，隨著我們國家的產業結構的不斷發展，加快了各個領域的長足發展，鎂鋁鋅合金的應用也到了一個全新的階段。盡管鎂鋁鋅問世時間不長，但已經被廣泛應用，發展速度迅猛。隨著經濟的發展，大型、異型件的數量增多[1]，對鎂鋁鋅合金的性能提出了新的要求。純鎂是有一種柔軟的金屬，其疲勞強度和消振能力叫強，但其力學性能低，不能直接作為材料使用，但是通過和鋁、鋅的結合就能改變其性能。傳統的鎂鋁鋅合金主要用作生產鋁合金，但隨著鎂鋁鋅合金性能的不斷改善，鎂鋁鋅合金的性能在生產中占有了一定的優勢，所以對鎂鋁鋅合金的研究程度加大。鎂鋁鋅合金屬于輕質合金，其密度較小，比強度高、抗疲勞習慣高。但是傳統的合金制造中，暴露了鎂鋁鋅合金中的缺點，其塑性影響了合金的發展，通過分析發現，鎂鋁鋅合金的塑性與冷卻速度有很大的關系[2]，如果還采用以往手法進行生產，結果還不是很好，所以應對鎂鋁鋅合金進行實驗分析，已達到最優效果。

在不改變現有生產工藝的前提下，提高鎂鋁金合金的性能一直是制造企業發展的難題。國內長時間受傳統觀念的影響，在鎂鋁鋅合金上的進展不大，然而鎂鋁鋅合金與其他有色金屬合金相比，鎂鋁鋅合金具有優異的鑄造性能以及良好的力學性能，但是在使用過程中，已經發現在塑性差、易晶間腐蝕、尺度不穩定等問題，所以對鋁鎂鋅組織進行研究，分析了在不同冷卻速度下對鎂鋁金合金組織的狀態。對冷卻速率對鎂鋁金合金影響的研究，能夠挽救鑄件的缺陷，提高成品率，降低能源和材料的損失，對社會發展有重要意義。基于此，對冷卻速度下對鎂鋁鋅合金的組織影響進行實驗研究，以下是實驗的具體過程。

1 實驗材料與方法

在進行實驗前，對實驗材料進行準備，用帶式鋸床切取相同比例的鎂、鋁、鋅，保證每次合金的總量相同。將合金放入鍋爐中進行熔煉，并且采用溶劑保護，在試棒相同部位截取相同試樣，經打磨、拋光后，等待冷卻。將事先準備好的鋁、鋅，加入到坩堝，將鎂加入到鋁液中，防止其損壞，帶金屬溶化后，對坩堝進行降溫。把精煉除氣后的合金液轉入預熱過的中間包中，測出其溫度，待金屬冷卻一段時間后，選取合適的位置進行制樣，金屬材料在升溫或降溫過程中，導致金屬材料發生劇烈變化。材料準備完畢后，對實驗設備進行準備，實驗設備選擇冷卻斜槽的裝置，如圖1所示。

圖1 冷卻槽

運用冷卻槽進行試驗，此裝置主要包括三部分中間包、冷卻斜槽和水浴銅模。在冷卻槽內部有循環冷卻水，在實驗前，檢查槽內是否干凈、干燥，循環水是否能夠正常運行，觀察冷卻水箱中的水是否裝滿。

2 實驗結果

冷卻速度對鎂鋁鋅組織的影響變化，詳細變化如圖2所示：

圖2 冷卻下的合金組織變化

通過圖中能夠看到，鎂鋁鋅合金的鑄態組織中白色出晶體相十分粗大，多為不規則的塊狀和樹枝狀組織，共晶組織則呈片狀，其中層片間距較大。通過橫向對比，隨著冷卻速度的增加，合金中的晶粒尺寸隨之減小，合金組織得到細化。通過縱向的對比看出，在同一區域內，隨著鋁含量的提高，組織中的相枝品增多，析體結構得到細化。相同區域內進行對比看出，隨著鋁含量增加，合金的硬度增加，但是隨著冷卻速度的提高，合金則沒有呈現出升高的趨勢。

3 分析與討論

表1 合金組織變化

通過研究不同冷卻速率下對鎂鋁鋅組織的影響發現，合金中的相對數量和晶粒的大小影響著合金的力學性能，因此冷卻速度不同，合金的微觀組織、力學性能和耐磨性也不一樣。在不同冷卻速度下，合金的塑性也不同，冷卻速度增大，合金中的晶粒變得細小，塑性隨之提高。具體如表1所示。

通過表1能夠看出，隨著冷卻速度的增加，合金的強度和延伸率都提高，合金的性能達到最高值，但是其塑性會隨之下降。

從拉伸結果看，隨著冷卻速度的增加，合金的抗拉強度有所提高。從對比結果看，冷卻速度對鎂合金組織具有強化作用，不同冷卻速度下，合金組織的纖維組織的細化程度和分布也大不相同。

3 結語

綜上所述，鎂鋁鋅合金材料能為我國的生產提供貢獻力量，鎂鋁鋅合金材料應用非常廣泛，在很多行業都能夠應用的到。為了更好的使用合金，所以對合金組織進行了實驗，通過分析不同冷卻速度下合金的組織影響發現，冷卻速度對合金組織的影響頗大，不同的冷卻速度對鎂鋁鋅合金具有強化作用，冷卻強度較大時，鎂鋁鋅合金的強度、硬度都顯著增加。在實際加工生產過程中，要注意對合金組織的冷卻速度的調節，讓鎂鋁鋅組織發揮最大化的性能，將效益最大化。通過不斷的實踐，強化生產能力，不斷優化結構，帶動企業的增長和社會的進步，希望通過本文實驗，能夠為鎂鋁鋅合金的發展做出貢獻。