2.7　冶金缺陷對鎂合金性能的影響

鎂合金在熔煉鑄造時很容易氧化、燃燒和吸氣，其鑄錠常常存在一些空隙、氧化物夾雜或蝕坑等缺陷，它們（尤其是夾雜物）對鎂合金的力學性能和腐蝕性能產生嚴重的影響。

鎂合金夾雜物主要是MgO，同時還有Al2O3、SiO2、Fe2O3以及MgCl2、NaCl、KCl等。例如，某鎂廠電爐生產的鎂合金AZ91HP鑄錠斷口上部表層中出現(xiàn)黃、灰、黑色的斑點或夾雜物。圖2-20鎂合金鑄錠夾雜物掃描電子顯微形貌，分析發(fā)現(xiàn)，夾雜物主要為氧化物，其主要組成為MgO，含有少量Na、Si、Al、K（見表2-25）；另外，含有極少量的Si的氧化物（含Mg、Al、O、Na、K）。在黃色斑點缺陷區(qū)的個別區(qū)域含有Si、Cl、K、Ca、Ti、Fe等多種元素。斷口中出現(xiàn)的黃色、灰色和黑色的斑點缺陷，本質是相似的。主體是由氧化物折疊堆積形成的。錠中偶然存在含極少量的Si夾渣物，但它不是造成上述缺陷的主要組成。

表2-25　能譜分析夾雜物組成（質量分數(shù)）　　單位： %

圖2-20　鎂合金鑄錠夾雜物掃描電子顯微形貌

鑄造缺陷如空隙、夾雜物是疲勞裂紋源。微觀結構缺陷嚴重地影響Mg合金的疲勞性能。裂紋萌生似乎出現(xiàn)在表面下孔隙和孔隙附近；裂紋以晶間和穿晶的方式擴展，具體取決于溫度和孔隙率。Stich等人研究高壓鑄造Mg合金（AZ91hp、AM60hp、AS21hp和AE42hp）的高周疲勞性能發(fā)現(xiàn)，疲勞裂紋主要在孔隙附近萌生，斷裂周次與孔隙面積成反比（圖2-21）。減少孔隙的數(shù)量和最大尺寸將顯著提高鑄造Mg合金的疲勞性能。疲勞裂紋也在表面下夾雜物處萌生，圖2-22所示AZ80疲勞裂紋源為Mg、Al氧化夾雜物。

圖2-21　空洞對壓鑄鎂合金AZ91疲勞性能的影響

圖2-22　AZ80在空氣中疲勞裂紋源