文档介绍：《镁及镁合金铸锭纯净度检验方法》送审稿编制说明上海交通大学2019年9月18日《镁及镁合金铸锭纯净度检验方法》送审稿编制说明工作简况项目的必要性简述镁合金轻量化效果好,资源丰富,是国际公认最具潜力的结构轻量化材料之一,其扩大应用对全球节能减排和缓解矿业资源危机有重要战略意义。,是钢的1/4、铝的2/3。因其比强度高、减振性能好、能屏蔽电磁辐射和环境友好,在交通工具上使用时节能减排效益极其显著,在解决关键装备和重大工程的轻量化问题方面具有举足轻重的作用。镁在地球上储量极其丰富,陆地、海洋和盐湖中的镁用之不竭,镁的大规模应用可缓解铁、铝等金属矿产资源日趋短缺的问题。因此,发展高性能镁合金,扩大镁产品应用,对全球范围内的能源、环境和资源危机的缓解具有重要的意义。已有的研究表明,镁合金熔体的纯净度对镁合金的微观组织、力学性能、疲劳性能、铸造流动性、耐蚀性和可加工性能均有重要影响。镁合金熔体的纯净度主要有熔体中的夹杂物含量决定,而镁合金熔体中的夹杂物主要有两种:非金属夹杂物:这类夹杂物主要包括镁的氧化物和氮化物;氯化钠、氯化镁、氯化钾;碳化铝、碳化钙;硫化镁、氟化镁、硫酸镁等,其中以氧化物夹杂的数量最多。金属夹杂物:这类夹杂物主要包括富铁金属间化合物相。早在1948年,%%时,AZ91和AZ31晶粒尺寸明显细化,吴国华等研究发现Fe可与作为有效形核质点的Mg-Al-C-O化合物粒子结合,削弱AZ91合金的晶粒细化效果。刘增会研究发现,AZ91镁合金中Fe含量偏高时,熔体过热处理后合金枝晶不能得到细化且出现大量纤维缩孔,降低合金力学性能和铸件质量。力学性能方面,近年已有少量关于AZ91铸造镁合金及纯镁的室温力学性能与杂质元素关系的报道,Fe等杂质含量的降低可在一定程度上提高材料的强度和塑性。%%,可使AZ91镁合金抗拉强度从170MPa大幅度提升至220MPa。Horstemeyer等对AZ91E合金进行了研究,发现如果合金中夹杂物的尺寸由毫米级改变为微米级,则合金材料的高周疲劳寿命可以提高两个数量级。铸造流动性方面,Bakke等的研究表明,含有夹杂物的AM50合金的流动性要降低10-20%。耐蚀性能方面,由于镁的平衡电位和稳定电位非常低,绝大多数的杂质都会降低镁合金的耐蚀性,Fe元素降低镁合金的耐蚀性最为强烈。2003年,。可加工性方面,Haerle等的研究表明,含有大量夹杂物的AZ91合金增加对刀具的磨损,且切削力也进一步增加,可加工性降低。因此,通过提高镁及镁合金熔体纯净度,减少镁合金中的杂质元素和夹杂物数量对提高镁合金的性能,扩大其应用,意义重大。目前,在镁工业中可应用的检测镁及镁合金熔体纯净度的方法主要有:一、金相方法采用常规的金相技术可以准确的检测出镁及镁合金铸锭切片中的夹杂物的数量、尺寸、形状和分布等。如果再应用SEM+EDS技术,则夹杂物的种类可以得到确认,并可分析出其来源。但是金相方法的缺点是制样过程工序较多,试样的尺寸较小,不具有一批铸锭的代表性。如果采用SEM+EDS技术,则成分较高,一般工厂不具备条件。二、湿度腐蚀试验方法湿度腐蚀试验主要用于检测镁及镁合金铸锭、铸件或零件中的熔剂夹杂,具体的检验方法见HB7738《镁合金铸锭、铸件和零件的熔剂夹杂检验》。其检测时间较长,不适用于工厂的大批量生产。三、真空过滤取样方法(HMIAM)原理是通过过滤片,靠真空抽取一定体积的熔融镁及镁合金金属液和分离的夹杂物获取分析用的试样,如图1所示,该装置包括1个过滤器,1个过滤器帽,1个锥形插头和1个真空容器。工作过程为:将过滤器浸入镁液一定深度,拔出锥形插头,真空容器将熔融金属液抽取,金属液经过滤器过滤,待抽取一定量金属液后,将试样取出液面,并使过滤器与管接头处迅速凝固。过滤器上部有夹杂物残留,除掉过滤器帽,切开试样,称取过滤金属液的质量,对夹杂物作定量分析。最后算出单位质量金属液中所含夹杂物体积分数。此种方法的优点是可以直接从镁及镁合金熔体中取样,缺点是耗时较长。图1 真空过滤取样方法示意图四、压力过滤方法(PoDFA和Prefil)PoDFA和Prefil方法的原理均为使一定量的镁及镁合金熔体在压力作用下穿过过滤器。PoDFA方法,如图2所示,在过滤器中或其上的夹杂物通过金相法来确定其尺寸和形貌。Prefil方法是测量流过过滤器的镁熔体的流速,干净熔体流速快。这两种方法主要用于铝合金,在镁及镁合金中应用极少。图2压力过滤方法示意图五、超声波检验方法 超声波检验方法的原理是基于声脉冲能量为夹杂物所耗散。该装置如图