Магниевые сплавы, содержащие иттрий

17.07.2019

В последние годы внимание исследователей, работающих в области изучения магниевых сплавов, сосредоточено на работах по получению высокопрочных деформируемых сплавов на основе системы магний — иттрий, так как именно она позволяет получить в сплавах на основе магния исключительно хорошее сочетание механических свойств.

К настоящему времени опубликовано достаточное число работ, посвященных изучению характера взаимодействия в системе магний — иттрий, растворимости иттрия в твердом магнии, а также исследованию состава и структуры образующихся в ней фаз. В результате получена диаграмма состояния, изображенная на рисунке.
Магниевые сплавы, содержащие иттрий

Значения растворимости иттрия в твердом магнии, в особенности предельной растворимости, по данным различных авторов, значительно различаются между собой. При этом все авторы установили, что с понижением температуры растворимость иттрия в твердом магнии значительно снижается. Однако в количественной оценке растворимости иттрия в магнии в зависимости от температуры существуют значительные расхождения (табл. 1). Наиболее достоверными представляются результаты, полученные З.А. Свидерской и Е.М. Падежновой.

К сожалению, в литературе мало данных о промышленном производстве магниево-иттриевых сплавов. Вместе с тем бинарные сплавы магний — иттрий изучены в достаточно широком интервале содержания последнего.

В табл. 2 приведены некоторые свойства магниевых сплавов с 3,5 и 6,3% иттрия в катаном и отожженном состояниях, из которых следует, что сплавы эти обладают хорошими механическими свойствами при повышенных температурах. С увеличением концентрации иттрия повышается и общий уровень механических свойств сплавов.

В настоящее время совместными усилиями исследовательских организаций созданы и исследуются сплавы для производства деформированных полуфабрикатов, содержащие в качестве основного легирующего компонента иттрий. Это прежде всего сплавы на основе системы Mg—Y—Mn и Mg—Y—Zn. Лабораторные эксперименты по исследованию условий плавки, литья, способов деформации и их влияния на механические свойства полуфабрикатов показали, что эти сплавы обладают наивысшими по сравнению со всеми известными магниевыми сплавами прочностными характеристиками. При этом установлено благотворное влияние на конечные свойства полуфабрикатов термической и термомеханической обработок.

В связи с этим проведено технологическое опробование некоторых отечественных композиций сплавов этих систем и установлен ряд металловедческих и технологических принципов, положенных в основу создания опытно-промышленной технологии производства катаных, штампованных и прессованных полуфабрикатов.

В связи с тем, что иттрий в процессе плавления сплава, осуществляемого под флюсом, интенсивно окисляется и переходит в шлаки, выплавку слитков магниево-иттриевых сплавов осуществляли на плавильно-литейном агрегате без использования флюсов в условиях восстановительной контролируемой атмосферы. При этом угара иттрия практически не наблюдалось, слитки отливали непрерывным методом. Во избежание образования холодных трещин, к которым склонны сплавы системы магний — иттрий, литье слитков осуществляли с подливой на поддон расплава сплава МА-8, а расчетное содержание иттрия в сплаве ограничили серединой поля допуска. Таким образом удалось получить слитки круглые диаметром 370 мм и плоские сечением 165х550 мм.

Из сплава на основе системы Mg—Y—Mn были получены плиты толщиной 11,0—20,0 мм, листы толщиной 0,8—10,0 мм, различные прессованные и штампованные полуфабрикаты. Все указанные полуфабрикаты были изготовлены на серийном оборудовании и по технологии, близкой к принятой для большинства серийных магниевых сплавов.

Ниже приводятся результаты изучения свойств плит и листов промышленных габаритов из сплава на основе системы Mg—Y—Mn. Плиты после прокатки подвергались старению по режиму: 200° С, 100 ч, а листы отжигали в течение 1 ч при 400° С, а затем старили по тому же режиму, что и плиты.


Результаты, полученные при исследовании свойств катаных полуфабрикатов при комнатной и повышенных температурах, выборочно представлены в табл. 3 и 4, из которых видно, что свойства катаных полуфабрикатов мало зависят от степени деформации, но свойства плит и листов из магниево-иттриевого сплава значительно превышают уровень свойств катаных полуфабрикатов из серийных магниевых сплавов. Кроме того, надо отметить и другую важную особенность — пределы текучести при растяжении и сжатии практически равны, в то время как для серийных магниевых сплавов о-0,2 = (1/2 - 2/3)о0,2.

В табл. 5 приведены свойства листов толщиной 2,0 мм в интервале температур от -70 до 400° С. Листы из сплава на основе системы Mg—Y—Mn обладают достаточно высоким уровнем свойств не только при повышенных, но и при криогенных температурах.

Дальнейшие исследования, направленные на получение прессованных и штампованных полуфабрикатов, показали, что в этом плане лучшими свойствами обладает сплав на основе системы Mg—Y—Zn (табл. 6, 7).

В процессе отработки технологических режимов производства деформированных полуфабрикатов из магниево-иттриевых сплавов были также изучены коррозионные свойства материала и найдены условия, которые обеспечивают коррозионную стойкость полуфабрикатов на уровне коррозионной стойкости серийных магниевых сплавов, например МА2-1.

Исследование свариваемости сплавов магниево-иттриевой системы, выполненное на листах сплава на основе системы Mg—Y—Mn толщиной 2,0 и 5,0 мм, показало, что они обладают удовлетворительной свариваемостью, а именно прочность сварного соединения, полученного методом аргоно-дуговой сварки, составляет 0,75ов основного металла, угол загиба сварного соединения 60—63° и 38—50° соответственно.

Таким образом, полученные в процессе выполнения данного исследования результаты позволяют надеяться, что сплавы системы Mg—Y являются именно тем материалом, который, сохранив главное качество серийных сплавов на основе магния — удельный вес на уровне 1,87—1,89 г/см3, обеспечит получение деформированных полуфабрикатов со свойствами, близкими свойствам свариваемых алюминиевых сплавов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна