Фаза MgX4

30.10.2019

Кристаллическую структуру этих фаз никто не определял и существование их вообще маловероятно (3).

Кроме рассмотренных систем магний — редкоземельный металл, магнитными методами была исследована также система Mg—Gd. Измерение магнитной восприимчивости пяти сплавов, содержащих от 5 до 24,8% вес. (0—10% атомн.) Gd, показало, что эти сплавы парамагнитны, имеют одну и ту же парамагнитную точку Кюри и представляют собой двухфазные системы, состоящие из твердого раствора на основе магния и интерметаллического соединения, содержащего приблизительно 10% атомн. Gd(Mg2Gd). В зависимости от содержания гадолиния в сплаве соотношение этих фаз изменяется.

Существование соединения Mg9Gd подтверждено также данными рентгеновского анализа. В сплавах с большим содержанием гадолиния магнитные свойства указывают на наличие соединения Mg3Gd, представляющего собой хрупкую и легко превращающуюся в порошок фазу, которая также парамагнитна. Сплавы, содержащие от 25 до 50% атомн. Gd, ферромагнитны при низких температурах; ферромагнитная точка Кюри лежит в области — 170 ± 3°С и характеризует фазу MgGd. В сплавах, содержащих от 50 до 90% атомн. Gd, помимо точки Кюри, характерной для фазы MgGd, обнаружена точка Кюри — 7±3°С, указывающая, что вблизи состава, соответствующего приблизительно 90% атомн. Gd, существует еще одна гомогенная фаза. Точка Кюри самого гадолиния (16+2° С) обнаруживается только в области 90—100% атомн. Gd.

Работа Гоме-Мана не дает никаких указаний на наличие растворимости гадолиния в магнии в твердом состоянии, однако некоторая растворимость должна быть, поскольку при введении незначительного количества гадолиния в магний кристалическая решетка последнего несколько расширяется.

Наибольший интерес в этой работе представляют данные, указывающие на наличие ферромагнетизма в системе Mg—Gd и на сходство ее с системой Mg—Ce.

Таким образом, системы магний — редкоземельный металл образуют отдельную группу, которая характеризуется в основном одними и теми же фазами, обладающими одинаковыми кристаллическими структурами. Сплавы магния с редкоземельными металлами представляют значительный практический интерес, поскольку механические свойства магния и его сплавов при повышенных температурах могут быть значительно улучшены при введении небольших количеств редкоземельных элементов.

Известно, например, что церий значительно улучшает механические свойства магния; это можно проиллюстрировать на сплаве, содержащем 7% Ce, который после ковки при 500° С отжигали в течение часа при 350° С. Согласно Хаутону и Прузерчу, механические свойства такого сплава в значительной степени сохраняются вплоть до 200° С, изменения этих свойств с температурой даны ниже:
Фаза MgX4

Однако церий применяется в основном ib тех случаях, когда необходимо повысить сопротивление ползучести магния и его сплавов.

Имеется много литературы, посвященной изучению сплавов Mg—Ce, поэтому здесь мы укажем лишь, что наиболее типичные результаты были получены Мерфи и Пайном, Меллором и Ридлеем в Англии и Леонтисом и Мерфи в США; к более ранним работам можно отнести исследование Хаутона и Прузарча и Бэка.

Мерфи и Пайн исследовали отлитый в песок бинарный сплав магния с церием, содержащий приблизительно 3% мишметалла, представляющего собой смесь редкоземельных металлов, состоящую приблизительно на 50% из церия, небольшого количества кремния и железа и остальных редкоземельных металлов. Авторы обнаружили, что этот сплав при 200° С обладает хорошими прочностными характеристиками и высоким сопротивлением ползучести, однако механические свойства его при обычных температурах довольно низкие (предел текучести при деформации 0,1% равен 5,3 кг/мм2, предел прочности три растяжении — 9,1 кг/мм2, удлинение — 1%, по сравнению с пределом прочности при растяжении, равным 5,8 кг/мм2, и удлинением — 13% при 200°С).

В качестве примера можно сравнить сопротивление ползучести литого сплава, содержащего 1,81% мишметалла, и промышленного литого сплава Mg—Al (электрон А8) при 200° С и напряжении 3,1 кг/мм2. В то время как этот промышленный сплав в процессе испытания на ползучесть непрерывно деформировался со скоростью ползучести, равной после 120 час. испытания 16,4*10в-6 мм/мм*час, в сплаве Mg—Ce после первых 50 час. испытания не обнаруживалось никакой заметной деформации.

Мерфи и Пайн основное внимание в своей работе уделили улучшению механических свойств сплавов Mg—Ce при комнатной температуре и показали, что в результате измельчения зерна это может быть достигнуто за счет введения в сплав циркония. Исследовав сплавы с различным содержанием мишметалла, авторы пришли к выводу, что наилучшими механическими свойствами при повышенных температурах и при комнатной температуре обладает сплав, содержащий 3% редкоземельных металлов и 0,6% Zr.

Меллор и Ридлей, используя вместо мишметалла сравнительно чистый церий, исследовали ползучесть двойных сплавов Mg—Ce, а также сплавов Mg—Ce с добавками других металлов. Кроме того, они изучили влияние термической обработки на характеристики ползучести и микроструктуру указанных сплавов. Испытания на ползучесть проводили при 200° С под напряжением 3,1 кг/мм2 и сравнивали общую деформацию и скорость ползучести различных сплавов после 120 час, испытания. Исследовались как образцы в литом состоянии, так и образцы в закаленном состоянии, подвергнутые затем прессованию и прокатке. Испытания показали, что хорошим сопротивлением ползучести обладают сплавы, содержащие сравнительно небольшое количество церия (приблизительно 1,5%), и что в зависимости от термической обработки сопротивление ползучести сплавов может существенно изменяться. Так, хотя старение при 150—200° С после нагрева при 580° С и закалки мало изменяет сопротивление ползучести при 200° С, старение при температурах выше 200° С приводит к заметному снижению сопротивления ползучести. Исследование сплава, содержащего 4,33% Ce и подвергнутого закалке с 580° С и последующему старению при различных температурах, показало, что после старения при 200° С он обладает хорошим сопротивлением ползучести и что в нем отсутствуют металлографически видимые выделения, тогда как после старения при 350° С в этом сплаве наблюдаются мелкодисперсные выделения и сопротивление ползучести его при 200° С заметно понижается.

На основании полученных экспериментальных данных Меллор и Ридлей пришли к выводу, что сравнительно высокое сопротивление ползучести сплавов, находящихся в литом состоянии, объясняется тем, что церий в них присутствует в виде твердого раствора и в процессе испытания на ползучесть при 200° С церий выделяется в виде очень мелких частиц второй фазы, не видимых под оптическим микроскопом. В этой связи интересно отметить, что в сплавах Mg—Ce начало заметного упрочнения после старения наблюдается приблизительно при том же составе, при котором значительно увеличивается сопротивление ползучести. Отсюда ясно, что увеличение ползучести связано с определенной стадией процесса выделения. Увеличение сопротивления ползучести, по-видимому, не связано с действительным упрочнением сплава, поскольку сплавы, различающиеся но прочности, могут обладать сравнительно одинаковым сопротивлением ползучести.

В результате исследования тройных сплавов Меллор и Ридлей пришли к выводу о там, что введение марганца увеличивает температуру, при которой сопротивление ползучести сплавов Mg—Ce вое еще остается достаточно высоким. К такому же выводу пришли также Леонтис и Мерфи, использовавшие в своей работе в отличие от Меллора и Ридлея не церий, а мишметалл. Кроме того, эти авторы показали, что, поскольку марганец увеличивает размер зерна сплавов Mg—Ce, для компенсации этого эффекта можно ввести в сплав цирконий.

Леонтис и Мерфи обнаружили увеличение электропроводности литых сплавов после отжита их в течение 16 час. при 316° С, подтвердив тем самым, что при затвердевании сплава церий сохраняется в твердом растворе. Увеличение электропроводности было обнаружено также после нагрева сплавов при 577° С; закалки и повторного нагрева в течение 16 час. при 200—370° С. При наличии в сплаве марганца электропроводность после закалки с 577° С оказалась ниже, чем без него. Это указывает на то, что растворимость церия в магнии в твердом состоянии при высоких температурах в присутствии марганца увеличивается. Скорость приближения ж равновесному состоянию при этом понижается. Леонтие и Мерфи показали, кроме того, что выделение в двойном сплаве магний — редкоземельный металл приводит к сжатию образца, что согласуется с тем, что редкоземельные металлы расширяют решетку магния.

Несмотря на то что при растворении марганца в магнии решетка последнего сжимается, в тройных сплавах Mg—Mn—Ce в процессе выделения наблюдается более сильное сжатие, чем в двойных сплавах Mg—Ce. Это также подверждает упомянутый вывод о том, что в присутствии марганца растворимость церия в магнии в твердом состоянии увеличивается; в то же время, по-видимому, церий не увеличивает растворимость марганца в магнии в твердом состоянии. Изучая подробно объемные изменения в сплавах, подвергнутых различной термической обработке, Леонтие и Мерфи обнаружили, что в двойных сплавах основное изменение объема происходит при старении в интервале 200—370° С за первые два часа; при дальнейшей выдержке эти изменения не превышают 0,01%.

В сплавах, содержащих марганец, при аналогичных условиях старания объемные изменения наблюдаются по крайней мере в течение 16 час. вследствие замедления процессов, приводящих сплав к равновесному состоянию.

Меллор и Ридлей исследовали влияние различных легирующих добавок Si, Zr, Mn, Ag, Li, Cd и Al на механические свойства сплавов Mg — Ce при повышенных температурах. В работе использовали как чистый церий, так и мишметалл. Целью дайной работы было повысить сопротивление ползучести сплавов при температурах выше 200° С. Испытания на ползучесть вели под напряжением 1,55 кг/мм2 до 1000 час. или 1% деформации; в некоторых случаях время испытания достигало даже 4000 час. Из всех исследованных легирующих добавок только кремний, цирконий и марганец способствовали повышению сопротивления ползучести сплавов при 250° С. Серебро и литий почти не оказывали влияния на характеристики ползучести, тогда как кадмий и алюминий снижали сопротивление ползучести сплавов Mg—Ce.

Отрицательное влияние алюминия обусловлено образованием соединения Al2Ce, так что практически весь церий удалялся из твердого раствора на основе магния. Повышение сопротивления ползучести сплавов Mg—Ce при 300°С достигается только при введении в сплав марганца и циркония. В связи с этим остальная часть работы Меллора и Ридлея была посвящена исследованию тройных сплавов Mg—Mn—Ce. Как и в своей предыдущей работе, авторы нашли, что при содержании в образцах, подвергнутых прокатке и закаленных более 1,6% Ce и в образцах, находящихся в литом состоянии, более 3,0% Ce, сопротивление ползучести не повышается. При наличии в сплаве марганца аналогичные свойства достигаются при меньшем содержании церия. Так, прочность сплава, содержащего 1,52% Mn и 0,58% Ce, выше, чем прочность любого двойного сплава Mn—Ce, подвергнутого прокатке и закалке. Прочность сплава, содержащего 0,95% Mn и 1,99% редкоземельных металлов, при повышенных температурах значительно выше, чем любого литого сплава Mg—Ce (рис. 177).

Меллор и Ридлей на основании своих экспериментальных данных пришли к выводу о том, что, хотя марганец и улучшает свойства магния при повышенных температурах, основной легирующей добавкой, обусловливающей высокое сопротивление ползучести, следует считать церий. В противоположность этому, по мнению Грубе и его сотрудников, высокое сопротивление ползучести рассматриваемых сплавов определяется наличием в них марганца, тогда как церий лишь улучшает свойства сплавов при растяжении.

Выше было показано, что после старения при высоких температурах (например, при 350° С) сопротивление ползучести сплавав при 200° С понижается. Аналогичное явление происходит и в результате испытания двойных сплавов на ползучесть при 300° С. Сопротивление ползучести литых и закаленных сплавов, содержащих марганец, при такой термической обработке может, однако, быть несколько повышено. Максимальное сопротивление ползучести при 300° С под напряжением 1,55 кг/мм2 имеют сплавы магний — марганец — редкоземельный металл в литом состоянии, за исключением сплавов с очень низким содержанием марганца. Термическая обработка почти не изменяет характеристики ползучести этих сплавов.

В литых сплавах Mg—Ce по границам зерен можно наблюдать непрерывную сетку, состоящую из эвтектики. Некоторые исследователи объясняли хорошие механические свойства этих сплавов при повышенных температурах наличием такой сетки. Удаление ее термической обработкой почти не сказывается на характеристиках ползучести при 200° С и может даже повысить сопротивление ползучести при 300° С. Значит, эвтектическая сетка не влияет на сопротивление ползучести и, по-видимому, нежелательна. Повышение сопротивления ползучести невозможно объяснить тем, что церий или марганец входят в твердый раствор. Если бы это было так, то сплавы, содержащие 0,1—0,2% Ce, после старения должны были бы иметь такое же высокое сопротивление ползучести, как и сплавы с большим содержанием церия (вплоть до 1,6%). Сплав, содержащий 1,6% Ce, после закалки и старения при 350° С должен бы иметь более высокое сопротивление ползучести, чем тот же сплав после старения при 300° С. В действительности же этого никогда не наблюдается. В результате старения при 350° С в сплаве появляются довольно грубые выделения Mg9Ce и сопротивление ползучести сплава понижается. Старение при 200° С приводит к выделению очень мелких частиц второй фазы, и можно почти не сомневаться, что высокое сопротивление ползучести в данном случае связано с наличием этих мелкодисперсных частиц или с выделением их в процессе испытания на ползучесть.

Сопротивление ползучести тройных сплавов магний—марганец—редкоземельный металл в литом состоянии сохраняется вплоть до 300° С, что свидетельствует о том, что выделение, происходящее непосредственно в процессе ползучести, является решающим фактором. Положительное влияние марганца, по-видимому, обусловлено тремя факторами:

1) наличием в литом сплаве мелкодисперсных выделений а-Mn, в результате чего образец несколько упрочнен еще до начала ползучести;

2) ограничением роста частиц Mg3Ce в присутствии выделившихся частиц а-Мn;

3) увеличением растворимости церия в машин в твердом состоянии при повышенных температурах, что приводит к более интенсивному выделению второй фазы.

Далее возможно, что марганец может растворяться в Mg9Ce, изменяя тем самым свойства и размер частиц этой фазы при выделении.

Робертс детально последовал металлографически изменения микроструктуры, наблюдаемые при ползучести сплавов Mg — Ce, а также электролитического магния. Основная цель его исследования состояла в том, чтобы сравнить поведение:

1) сплава Mg—Ce, в котором весь церий находится в твердом растворе;

2) сплава, в котором церий почти полноcтью растворен в магнии при 577° С (температура нагрева под закалку) и в котором можно ожидать, что выделение происходит без грубых частиц Mg9Ce;

3) сплава, содержание церия в котором превышает предел растворимости его в магнии в твердом состоянии; в этом случае должен наблюдаться незначительный избыток грубых частиц Mg9Ce;

4) сплава, относительно богатого церием, в котором имеется много крупных частиц Mg9Ce.

После определения эффективной растворимости церия в магнии, равной 0,8%, были приготовлены сплавы из электролитического магния и технического церия, содержащего ,2% Fe. Из заготовок диаметром 7,6 см спрессовали плоские листы размером 3,,2 X 0,32 см. B этих условиях исследовали сплав, содержащий 0,06% Ce, тогда как остальные сплавы ((0,7; 1,2 и 6,0% Ge) нагревали в течение 16 час. при 677°С, закаливали и подвергали старению в течение 46 час. при 204°C. В сплавах, содержащих 0,06 и 0,7 % Ce, отсутствовала фаза Mg9Ce, тогда как в сплавах, содержащих 4,2 и 6,0% Ce, эта фаза занимала соответственно 1,8 и 17,4% всего объема.

Хотя все сплавы после прессования были полностью рекристаллизованы, некоторая текстура в них сохранялась и после нагрева под закалку. Наклон плоскости основания к направлению, параллельному поверхности листа, составлял 25—30°, так что, как это было рассмотрено выше, значительная часть зерен оказалась благоприятно ориентирована для того, чтобы в процессе ползучести произошло двойникование. Отсюда Робертс пришел к выводу о том, что в прессованных образцах значительная часть деформации при повышенных температурах происходит в результате двойникования.

На рис. 178—179 приведены кривые ползучести, полученные при температурах 160, 204, 260 и 316° С и нагрузках от 0,125 до 41,2 кг/мм2. На рисунках видно, что с изменением температуры кривые ползучести существенно изменяются. При 160°С наблюдается довольно отчетливая и быстро протекающая первая стадия ползучести с резким переходом во вторую плоскую часть кривой. Эта вторая стадия ползучести переходит в ускоренную третью стадию крипа, за которой следует разрушение. Протяженность первой ускоренной стадии уменьшается с увеличением температуры до тех пор, пока при 316° С (рис. 178, б) она полностью не исчезает. Сокращается также и вторая, почти линейная стадия ползучести, а третья стадия начинается при меньших деформациях. Наиболее заметные изменения на первой стадии ползучести происходят в интервале температур от 150 до 204° С. Так, на рис. 179, а и б приведены кривые ползучести для сплавов, содержащих 0,7; 1,2 и 6,0%. Ce, при 150° С и нагрузке 8,1 кг/мм2 и при 204° С и нагрузке 6,25 кг/мм2. При более высоких температурах и более низких напряжениях кривые ползучести аналогичны по виду кривым рис. 179, за исключением того, что кривые ползучести для сплавов, содержащих 1,2 и 6,0% Ge, дифференцированы более резко.

По-видимому, наибольшее сопротивление ползучести в интервале температур от 204 до 316°С имеет сплав, содержащий 0,7% Ce. Различие между характеристиками ползучести сплавов, содержащих 0,7 и 6,0% Ce, уменьшается с понижением температуры и при 150° С сплав с 6,0% Ce обладает максимальным сопротивлением ползучести. Это почти полностью обусловлено различием в протяженности первой стадии ползучести для сплавов с различным содержанием церия. Поведение сплава, содержащего 0,06% Ce, почти совпадает с поведением чистого магния.

Работа Робертса, таким образом, подтверждает вывод Меллора и Ридлея о том, что в тех случаях, когда выделение в процессе ползучести отсутствует, сопротивление ползучести повысить невозможно. (Высокое сопротивление ползучести сплава, содержащего 0,7% Ce, Связано именно с таким интенсивным выделением. Нерастворенные частицы Mg9Ce, по-видимому, отрицательно влияют на характеристики ползучести; возможно, это связано с тем, что крупные частицы могут находиться в равновесном состоянии в матрице, которая еще не насыщена очень малыми частицами, и поэтому, когда начинается выделение, большие частицы могут поглотить очень мелкие, от которых как раз зависит уменьшение ползучести.

Действительно, вокруг частиц интерметаллического соединения обнаружены зоны, обедненные церием. Ho возможно, что частицы интерметаллического соединения способствуют образованию мелкодисперсной структуры в процессе прессования образца, тем самым увеличивая относительное количество материала по границам зерен, что облегчает деформацию.

Для выяснения различий между тремя стадиями ползучести Робертс металлографически детально исследовал образцы сплавов Mg—Ce и чистого магния, подвергнутые испытанию на ползучесть. В самом магнии, кроме скольжения по плоскостям основания внутри отдельных зерен, было обнаружено скольжение зерен друг относительно друга у их границ, которое сопровождалось смещением этих границ. Аналогично вел себя и сплав, содержащий 0,06% Ce, однако поведение остальных сплавов при испытании на ползучесть было другим. И в этих сплавах основным видом деформации внутри зерен являлось скольжение по плоскостям основания, но расстояние между линиями скольжения при данной температуре испытания было больше, чем для магния.

В дополнение к скольжению по плоскостям основания наблюдалось также скольжение по плоскостям пирамиды (101,1). Выше (стр. 209) было показано, что такой же характер деформации наблюдается в монокристаллах магния при температурах выше 225°С и при комнатной температуре в тех случаях, когда скольжение по плоскости основания почему-либо ограничено. Наиболее существенно, однако, что в присутствии церия в значительной степени ограничивается скольжение и миграция границ зерен даже при высоких температурах. Вблизи границ зерен наблюдается «грубая» деформация, которая приводит к существенному нарушению периферии зерен. Такая деформация сопровождается образованием субзерен или небольших, по-видимому, вращающихся блоков, особенно вблизи границ зерен. Эта блокировка границ зерен подтверждает предположение о том, что влияние церия связано с выделением фазы Mg9Ce в мелкодисперсной форме но границам зерен. Электронно микроскопическое исследование сплавов подтвердило присутствие частиц по границам зерен после испытания на ползучесть.

Из-за ограничения подвижности по границам зерен деформация идет путем, требующим большей затраты анергии, и это служит основной причиной появления скольжения не по плоскости основания, грубого скольжения зерен и интенсификации образования субзерен вблизи границ.

Робертс показал, что большую скорость деформации на первой стадии ползучести можно связать с образованием двойников. Так, после ползучести при различных температурах зерна, в которых произошло двойникование, занимают по отношению ко всем зернам следующий объем: при 150°С — 10%; при 204° С— 5%; при 1260°С — 2%; при 316°C — 0%. В процессе первой стадии ползучести количество зерен, в которых произошло двойникование, быстро увеличивается почти до указанного выше предела. Металлографические наблюдения показали, что в течение этого периода происходит скольжение по плоскостям основания, которое продолжается и в процессе второй стадии ползучести. К моменту окончания стадии двойникования начинает возникать скольжение не по плоскостям основания, и количество линий скольжения, соответствующих этому типу деформации, быстро растет на ускоренной третьей стадии ползучести.

Таким образом, металлографические данные показывают, что первая стадия ползучести в сплавах Mg—Ce связана с двойникованием, вторая — со скольжением как по плоскостям основания, так и по другим плоскостям, а третья — с усилением скольжения не по плоскостям основания. На всех стадиях процесса ползучести скольжение у границ зерен и миграция границ зерен задерживаются выделением мелкодисперсных частиц Mg9Ce. В результате аналогичного выделения на линиях скольжения или вблизи них должно произойти также некоторое упрочнение самих зерен.

Хотя можно не сомневаться в том, что приведенное объяснение в общем правильно, несколько трудно объяснить, почему на ускоренной третьей стадии ползучести действует механизм, энергия активации которого выше, чем нормального скольжения по плоскости основания, являющегося основным механизмом деформации на второй стадии ползучести. Робертс предположил, что высокая энергия необходима лишь для возникновения скольжения по плоскостям призмы, однако, возникнув, этот тип скольжения требует уже значительно меньшей энергии для продолжения деформации.

С практической точки зрения, если первая стадия ползучести при низких температурах связана с двойникованием, то она должна быть чувствительна к ориентации в образце. Как указывалось выше, для таких прессованных образцов ориентация благоприятна двойникованию.

Таким образом, сравнительно незначительные изменения в условиях обработки могут существенно изменить первую стадию ползучести, что приведет к плохой воспроизводимости экспериментальных результатов. Лишь при строгом контроле процесса обработки можно получить деформацию определенной величины на первой стадии ползучести.

Робертс попытался выяснить, почему сопротивление ползучести термически обработанных сплавов, основанных на системе Mg—Al, ниже, чем сплавов Mg—Ce, и пришел к выводу, что это обусловлено различием характера выделений в обоих случаях. B то время как в сплавах Mg—Ce наблюдается равномерное выделение, в сплавах, основанных на системе Mg—Al, выделение неравномерно. Вначале выделения наблюдаются по границам зерен и лишь затем внутри зерен возникают области, состоящие из «распавшегося» материала, которые окружены областями исходного неизмененного пересыщенного твердого раствора.

Такой неравномерный характер выделения можно объяснить ускорением нормального процесса выделения в результате напряжений решетки вблизи границ зерен закаленного твердого раствора. Зародыши выделения скорее всего появляются в напряженных областях и могут быстро увеличить искажения решетки. После появления зародышей искажения решетки могут достаточно быстро достичь такой величины, при которой начинается фрагментация и рекристаллизация, сопровождаемые расширением объема зерен, в которых уже произошло выделение. Важно для показателей ползучести то, что в результате рекристаллизации образуется значительно больше эффективных границ зерен, чем их было в исходном закаленном сплаве.

Исследуя два подвергнутых старению сплава Mg—Al, содержащих соответственно 6,2 и 10,3 % вес. Al, Робертс показал, что неравномерное выделение в процессе старения увеличивает примерно в три раза границы зерен между различно ориентированными зернами. Указанные образцы испытывались на ползучесть при температурах от 93 до 316° С. Ползучесть сплава, содержащего -10,3% Al, при низких температурах связана с интенсивным скольжением по плоскостям основания и отсутствием двойникования. При более высоких температурах и низких напряжениях (например, 0,376 кг/мм2) деформация сильно локализована как по границам исходных зерен, так и по границам, образованным прерывистыми выделениями. Процесс ползучести в конечном счете представляет собой циклический процесс скольжения и миграции границ зерен, напоминает наблюдаемый у электролитического магния, с той лишь разницей, что в данном случае вследствие выделения в процессе участвует значительно больше границ зерен. При более высоких напряжениях (например, 0,6 кг/мм2) наблюдается также образование субзерен за счет «перекручивания».

Исследование образцов сплава, содержащего 6,2% Al. после испытания на ползучесть при 204° С и различных скоростях деформации показало, что объем, занятый выделениями, увеличивается с увеличением напряжения ползучести, так что при достаточно высоких температурах увеличение скорости напряжения или деформации благоприятствует неравномерному выделению в процессе испытания на ползучесть. Однако основными причинами относительно низкого сопротивления ползучести данных сплавов при повышенных температурах, по-видимому, являются легкость деформации по границам зерен и рост числа этих границ в результате неравномерности выделения.

Таким образом, сплавы Mg—Ce и магний — редкоземельный металл образуют очень важную группу сплавов, которые могут быть в дальнейшем значительно улучшены или в результате введения третьего металла или в результате подбора нового режима термической обработки В настоящее время практически используются следующие сплавы (табл. 24).

Свойства сплава MCZ при комнатной температуре можно считать типичными. Предел текучести при 0,1 % деформации равен 9,9—10,5 кг/мм2, предел прочности при растяжении 16,2—16,4 кг/мм2 и удлинение приблизительно 7,5%. Аналогичные свойства при комнатной температуре имеет и сплав ZREl. Оба сплава имеют высокое сопротивление ползучести при температурах 100—200°C, однако вблизи 250°C оно начинает уменьшаться. Согласно данным, полученным в некоторых ранних работах, цинк, входящий в сплав ZRE1, — это не полезная добавка к сплавам Mg—Ce—Zr. Однако более поздние исследования показали, что цинк значительно улучшает литейные свойства материала и, кроме того, понижает относительно большое пластическое расширение, которое наблюдается в тех случаях, когда сплавы Mg—Ce—Zr подвержены высокому напряжению ниже 200° С.

Следовательно, можно приложить большие нагрузки, не вызывая этим значительной деформации за счет пластического течения. Выше 200°С упрочняющее влияние цинка, по-видимому, теряется. При этих температурах у тройных сплавов наблюдаются меньшая скорость ползучести и меньшая общая деформация.

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