[技术]Mg-Zn-Zr系合金

    纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的组织粗大，对显微缩孔非常敏感。但这一合金有一个明显的优点，就是可通过时效硬化来显著地改善合金的强度。因此，Mg-Zn系合金的进一步发展，需要寻找第三种合金元素，以细化晶粒并减少显微缩孔的倾向。

    Mg-Zn系合金的晶粒容易长大，Zr则被认为在镁合金中具有细化作用，是铸态Mg-Zn系合金最有效的晶粒细化的元素，故工业Mg-Zn系合金中均添加一定量的Zr。这类合金都属于时效强化合金，一般都在直接时效或固溶再接着时效的状态下使用，具有较高的杭拉和屈服强度。

    和Mg-Al-Zn合金相比，Mg-AI-Zr系合金具有较高的屈服强度和组织致密性，壁厚效应较轻。该系合金主要包括ZM 1 . ZM2和ZM70ZM1和ZM2具有良好的流动性，但疏松倾向大。ZM2的铸造性能由于稀土金属的作用而大为改善，在其成分范围内，当锌含量低、稀土金属含量高时，铸造性能更好。ZM1合金已用于多种飞机的机轮铸件，并可广泛用于形状简单的各种受力构件。

该合金的晶粒细化程度和合金中的溶解错含量密切相关，而晶粒细化程度又直接影响合金的力学性能，所以，熔炼技术和温度控制是极为重要的。ZM2合金已应用于蜗轮喷气式发动机的前支承壳体及盖、飞机电机壳体、液压泵壳体等零件。合金的错含量与ZM1中的一样直接影响到合金的力学性能。在规定成分范围内，低锌、高稀土的合金具有较好的铸造和焊接性能，但拉伸性能较低;反之，高锌、低稀土合金的拉伸性能较高，而铸造和焊接性能较差。

    还有一些研究表明，在Mg-Zn二元合金中加入第三种组元Cu，将会导致其韧性和时效硬化的明显增加。砂型铸造合金ZC63[w (Z@ =6%, w (Cu) = 3%, w W@ =0.5%]是这类合金的典型代表，在时效状态其杭拉强度、屈服强度和伸长率分别达到240MPa, 145MPa和5%，高于Mg-AI-Zn系合金的AZ91。在Mg-Zn合金中的Cu被认为可以提高其共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn和Cu溶入合金中，增加了随后的时效强化效果。在Mg-Zn合金中Cu的存在，使铸态共晶组织随之改变，a-Mg晶界及枝晶臂之间的M薛n相的形态由完全离异的不规则块状转变为片状。Mg-Zn-Cu合金的缺点是由于Cu的加入导致合金的耐腐蚀性能降低。

    在Mg-Zn合金中添加一些稀土元素可以显著改善其性能，由于稀土元素提高了镁合金的耐热性能。使其使用温度提高至1500C，其典型的应用是用来制造直升机的变速箱壳体。进一步增加Zn的含量，镁合金中会有大块的Mg-Zn-RE相在晶界形成，导致合金的脆性增加，并由于降低晶界附近的熔点引起在固溶处理时产生的局部熔化现象。一些研究认为，这些相可在氮气中经长时间的加热而溶解，并将其成功地应用于镁合金ZE63薄壁件。

有研究发现银的加入明显改善Mg-RE合金的时效硬化效应，据此开发了QE22, QE21及EQ21等合金。从室温到473K温度区J’q，Mg-RE-Ag合金的高温抗拉性能和蠕变抗力接近含杜镁合金的性能恤是提高镁合金高温性能最有效的合金元素，但Th的低放射性限制了Mg-Th系合金的应用)。添加Se, Y对镁合金的有益影响是一个非常重要的发现。Drits等开发了一系列耐热高强WE型镁合金。Y可以以含Y混合稀土形式加入哄中w⑦=75%其余为重稀月，该类合金良好的力学性能使其广泛应用于赛车及航空飞行器变速箱壳体上。