冷却速率对镁铝锌合金组织的影响

崔 旋

（商洛学院，陕西 商洛 726000）

当今社会，随着我们国家的产业结构的不断发展，加快了各个领域的长足发展，镁铝锌合金的应用也到了一个全新的阶段。尽管镁铝锌问世时间不长，但已经被广泛应用，发展速度迅猛。随着经济的发展，大型、异型件的数量增多[1]，对镁铝锌合金的性能提出了新的要求。纯镁是有一种柔软的金属，其疲劳强度和消振能力叫强，但其力学性能低，不能直接作为材料使用，但是通过和铝、锌的结合就能改变其性能。传统的镁铝锌合金主要用作生产铝合金，但随着镁铝锌合金性能的不断改善，镁铝锌合金的性能在生产中占有了一定的优势，所以对镁铝锌合金的研究程度加大。镁铝锌合金属于轻质合金，其密度较小，比强度高、抗疲劳习惯高。但是传统的合金制造中，暴露了镁铝锌合金中的缺点，其塑性影响了合金的发展，通过分析发现，镁铝锌合金的塑性与冷却速度有很大的关系[2]，如果还采用以往手法进行生产，结果还不是很好，所以应对镁铝锌合金进行实验分析，已达到最优效果。

在不改变现有生产工艺的前提下，提高镁铝金合金的性能一直是制造企业发展的难题。国内长时间受传统观念的影响，在镁铝锌合金上的进展不大，然而镁铝锌合金与其他有色金属合金相比，镁铝锌合金具有优异的铸造性能以及良好的力学性能，但是在使用过程中，已经发现在塑性差、易晶间腐蚀、尺度不稳定等问题，所以对铝镁锌组织进行研究，分析了在不同冷却速度下对镁铝金合金组织的状态。对冷却速率对镁铝金合金影响的研究，能够挽救铸件的缺陷，提高成品率，降低能源和材料的损失，对社会发展有重要意义。基于此，对冷却速度下对镁铝锌合金的组织影响进行实验研究，以下是实验的具体过程。

1 实验材料与方法

在进行实验前，对实验材料进行准备，用带式锯床切取相同比例的镁、铝、锌，保证每次合金的总量相同。将合金放入锅炉中进行熔炼，并且采用溶剂保护，在试棒相同部位截取相同试样，经打磨、抛光后，等待冷却。将事先准备好的铝、锌，加入到坩埚，将镁加入到铝液中，防止其损坏，带金属溶化后，对坩埚进行降温。把精炼除气后的合金液转入预热过的中间包中，测出其温度，待金属冷却一段时间后，选取合适的位置进行制样，金属材料在升温或降温过程中，导致金属材料发生剧烈变化。材料准备完毕后，对实验设备进行准备，实验设备选择冷却斜槽的装置，如图1所示。

图1 冷却槽

运用冷却槽进行试验，此装置主要包括三部分中间包、冷却斜槽和水浴铜模。在冷却槽内部有循环冷却水，在实验前，检查槽内是否干净、干燥，循环水是否能够正常运行，观察冷却水箱中的水是否装满。

2 实验结果

冷却速度对镁铝锌组织的影响变化，详细变化如图2所示：

图2 冷却下的合金组织变化

通过图中能够看到，镁铝锌合金的铸态组织中白色出晶体相十分粗大，多为不规则的块状和树枝状组织，共晶组织则呈片状，其中层片间距较大。通过横向对比，随着冷却速度的增加，合金中的晶粒尺寸随之减小，合金组织得到细化。通过纵向的对比看出，在同一区域内，随着铝含量的提高，组织中的相枝品增多，析体结构得到细化。相同区域内进行对比看出，随着铝含量增加，合金的硬度增加，但是随着冷却速度的提高，合金则没有呈现出升高的趋势。

3 分析与讨论

表1 合金组织变化

通过研究不同冷却速率下对镁铝锌组织的影响发现，合金中的相对数量和晶粒的大小影响着合金的力学性能，因此冷却速度不同，合金的微观组织、力学性能和耐磨性也不一样。在不同冷却速度下，合金的塑性也不同，冷却速度增大，合金中的晶粒变得细小，塑性随之提高。具体如表1所示。

通过表1能够看出，随着冷却速度的增加，合金的强度和延伸率都提高，合金的性能达到最高值，但是其塑性会随之下降。

从拉伸结果看，随着冷却速度的增加，合金的抗拉强度有所提高。从对比结果看，冷却速度对镁合金组织具有强化作用，不同冷却速度下，合金组织的纤维组织的细化程度和分布也大不相同。

3 结语

综上所述，镁铝锌合金材料能为我国的生产提供贡献力量，镁铝锌合金材料应用非常广泛，在很多行业都能够应用的到。为了更好的使用合金，所以对合金组织进行了实验，通过分析不同冷却速度下合金的组织影响发现，冷却速度对合金组织的影响颇大，不同的冷却速度对镁铝锌合金具有强化作用，冷却强度较大时，镁铝锌合金的强度、硬度都显著增加。在实际加工生产过程中，要注意对合金组织的冷却速度的调节，让镁铝锌组织发挥最大化的性能，将效益最大化。通过不断的实践，强化生产能力，不断优化结构，带动企业的增长和社会的进步，希望通过本文实验，能够为镁铝锌合金的发展做出贡献。