1.4 镁及镁合金的力学性能和工艺性能
1.4.1 力学性能
(1)拉伸性能 金属镁的室温拉伸性能列于表1-12,温度对金属镁拉伸应变的影响见图1-7和图1-8。
图1-7 温度对金属镁拉伸性能的影响[实验条件:挤压态5/8in(1in=0.0254m,下同)直径试样、拉伸速度0.05in/min]
图1-8 室温和-80℃下拉伸速度(应变率)对金属镁拉伸性能的影响
(2)弹性模量(E) 金属镁在20℃下的弹性模量与纯度有关。当纯度为99.98%时,金属镁的动态弹性模量为44GPa,静态弹性模量为40GPa;当纯度为99.80%时,金属镁的动态弹性模量为45GPa,静态弹性模量为43GPa;温度对弹性模量的影响见图1-9。
图1-9 温度对镁弹性模量的影响
(3)泊淞比(ν) 金属镁的泊淞比为0.35。
(4)波速 在拉拔退火金属镁材中,纵波的速度为5.77km/s,横(剪切)波的速度为3.05km/s,长波的速度为4.94km/s。
(5)硬度 金属镁的硬度值见表1-12。
表1-12 纯镁在20℃下的典型力学性能
①500kg载荷,10mm直径钢球。
(6)蠕变断裂值 金属镁蠕变行为及温度对蠕变行为的影响见图1-10。
图1-10 温度和应力对镁最小蠕变率的影响
(7)摩擦系数 在20℃下金属镁对金属镁的摩擦系数为0.36。
(8)黏度 在650℃下液态金属镁的动力学黏度为1.23mPa·s,在700℃下的动力学黏度为1.13mPa·s。
(9)表面张力 在660~852℃温度范围内,表面张力值在0.545~0.563N/m范围内。在894~1120℃温度范围内,表面张力值为0.502~0.504N/m。
1.4.2 工艺性能
镁为密排六方晶格,室温变形时只有单一的滑移系{0001},因而镁的塑性比铝的低,各向异性也比铝显著。随着温度的升高,镁的滑移系会增多,在498K以上发生面上方向滑移,从而塑性显著提高。因此镁合金可以在573~873K温度范围内通过挤压、轧制和锻造成形。此外,镁合金还可通过铸造成形,且镁合金的压铸工艺性能比大多数铝合金好。详见本书第3章。
镁容易被空气氧化生成热脆性较大的氧化膜,该氧化膜在焊接时极易形成夹渣,严重阻碍焊缝的成形,因此镁合金的焊接工艺比铝合金复杂。另外,镁还具有很好的切削加工性能。详见本书第3章。