Rôle de l' aluminium dans les alliages de magnésium: effets sur la résistance, la résistance à la corrosion et la microstructure

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Rôle de l' aluminium dans les alliages de magnésium: effets sur la résistance, la résistance à la corrosion et la microstructure

Rôle de l'aluminium dans les alliages de magnésium: effets sur la résistance, la résistance à la corrosion et la microstructure

Comprendre les limites de teneur en aluminium et les orientations futures des alliages d'aluminium et de magnésium

Alliages d'aluminium

I. Introduction: Pourquoi l'aluminium est essentiel dans les alliages de magnésium
Les alliages de magnésium sont parmi les matériaux de construction légers les plus prometteurs, avec une densité d'environ deux tiers de celle de l'aluminium et seulement d'un quart de celle de l'acier.Grâce à leur excellente résistance spécifiqueLes alliages de magnésium sont largement étudiés et de plus en plus utilisés dans les industries de la construction et de la construction.

les applications automobiles, robotiques, aérospatiales et électroniques.
Cependant, l'application industrielle des alliages de magnésium a longtemps été limitée par plusieurs faiblesses inhérentes, notamment une faible résistance à température ambiante, une faible résistance à la corrosion,et un ramollissement rapide à températures élevéesDans les alliages commerciaux d'aluminium au magnésium, en particulier les alliages de magnésium de la série AZ, l'aluminium joue le rôle le plus critique pour remédier à ces limites.L'aluminium améliore considérablement la résistance mécanique, résistance à la corrosion, et la casting, ce qui rend à grande échelle

la production industrielle est réalisable.
Cet article examine systématiquement le rôle de l'aluminium dans le magnésium

les alliages, en mettant l'accent sur les mécanismes de renforcement, le comportement de corrosion, les limites de teneur en aluminium et les futures orientations de développement pour des performances élevées

matériaux en alliage de magnésium.

II. Effets de l'aluminium sur la microstructure et les mécanismes de renforcement des alliages de magnésium
1. Renforcement en solution solide dans les alliages de magnésium
Les atomes d'aluminium se dissolvent dans la matrice α-Mg pour former une solution solide.qui empêche efficacement le mouvement de dislocationCe mécanisme de renforcement de la solution solide peut augmenter la résistance à la température ambiante des alliages de magnésium d'environ 40 à 60 MPa.constituant la base de l'amélioration de la résistance des alliages de la série AZ.

2Renforcement par précipitation par phase Mg17Al12
Au cours du traitement de vieillissement à 180°C à 250°C, une solution solide sursaturée de MgAl précipite le Mg17Al12 (phase β). Ces précipités interagissent avec les dislocations par des mécanismes de coupe ou de contournement,fournissant un renforcement significatif des précipitationsUn traitement approprié du vieillissement peut encore augmenter la résistance de rendement de 70 à 100 MPa, ce qui fait du contrôle des précipitations une stratégie clé pour les alliages de magnésium à haute résistance.
3Amélioration de la résistance à la corrosion par ajout d'aluminium
Dans les alliages d'aluminium de magnésium, la phase β-Mg17Al12 a un potentiel électrochimique plus élevé que la matrice α-Mg.la phase β peut réduire efficacement la zone de corrosion active du magnésium, réduisant le taux de corrosion global d'un à deux ordres de grandeur.Ce mécanisme est particulièrement important pour les alliages de magnésium résistants à la corrosion utilisés dans des environnements humides ou salés.
4Amélioration de la castabilité et de la fluidité des alliages de magnésium
L'aluminium améliore considérablement les performances de coulée des alliages de magnésium en réduisant la tension de surface de fusion et en réduisant la plage de température de solidification.l'un des alliages de magnésium de coulée sous pression les plus utilisés, peuvent être produites avec des sections de paroi mince de 0,8 mm, ce qui les rend idéales pour les composants structurels complexes.

III. Contenu en aluminium dans la coulée par rapport aux alliages de magnésium forgés
Légures de magnésium coulé (AZ91D, AM60B)
Les alliages de magnésium coulés contiennent généralement 7% en poids d'aluminium, ce qui entraîne une fraction volumique de phase β d'environ 12 à 15%.et la capacité de rejeterCependant, en raison du grossification de la phase β, la résistance mécanique diminue rapidement au-dessus de 120°C, ce qui limite leur capacité de service à haute température.
Alliages de magnésium forgé traditionnels (AZ31, AZ61)
Les alliages de magnésium forgé contiennent généralement 3 ‰ 5 wt. % d'aluminium, ce qui réduit la formation de la phase β et améliore la ductilité.Les alliages tels que les feuilles et les plaques en alliage de magnésium AZ31 et AZ61 présentent une bonne formabilité et un comportement de traitement stable lors du laminage et de l'extrusion., avec des résistances de rendement typiques de 180 à 220 MPa.
Alliages de magnésium forgé à haute résistance (AZ80 et systèmes modifiés)

alliages de magnésium forgé de haute résistance de nouvelle génération avec 8 à 9% en poids d'aluminium, tels que AZ80,peuvent obtenir des microstructures raffinées grâce à des techniques de traitement avancées telles que la déformation plastique sévère ou le laminage lourdCes alliages peuvent atteindre des résistances de rendement à température ambiante proches de 300 MPa, bien qu'un traitement thermique post-traitement soit souvent nécessaire pour atténuer les défauts de surface.

IV. Défis posés par la teneur élevée en aluminium dans les alliages de magnésium

Malgré ses avantages, l'excès d'aluminium présente plusieurs défis critiques:

Craquage par corrosion par contrainte (SCC)

À des teneurs en aluminium supérieures à 7% en poids, l'interface β/α peut agir comme un piège à hydrogène, réduisant considérablement le seuil de fissuration par corrosion par contrainte.Cela limite l'application d'alliages de magnésium à haute teneur en aluminium dans les environnements porteurs. Adoucissement à haute température
La phase Mg17Al12 a une température de fusion relativement basse (~460°C). À des températures de service supérieures à 150°C, le durcissement du précipité entraîne une dégradation rapide de la résistance.limitant les applications à haute température.
Formation de la texture et défauts de surface
Une teneur élevée en aluminium peut intensifier la texture basale lors de l'extrusion, provoquant une distribution inégale de la densité du courant lors de traitements de surface tels que l'oxydation électrolytique plasmatique (PEO),qui peuvent entraîner des défauts d'apparence de surface.

V. Stratégies d'optimisation des alliages de magnésium contenant de l'aluminium 1. Approches de microalliage

Les éléments de terres rares (Ce, La, 0,3 ∼ 0,5%) affinent la morphologie de la phase β et améliorent la résistance au SCC.
L'étain (Sn, 0,5 ∼1,0%) forme des particules Mg2Sn thermiquement stables, augmentant la résistance à haute température jusqu'à 30%.
Le calcium (Ca, 0,2 ∼ 0,4%) favorise la sphéroïdisation de la phase β et forme de l'Al2Ca, ce qui élargit les limites de température de fonctionnement à 180 °C.

2- Ingénierie avancée des microstructures

Les techniques de solidification rapide, de formage par pulvérisation et de métallurgie des poudres peuvent améliorer considérablement la taille des grains et la distribution de la phase β.De telles approches permettent aux alliages de magnésium d'avoir une résistance extrêmement élevée (> 400 MPa) tout en conservant des performances de corrosion acceptables.

3Synergie entre traitement de surface et traitement thermique
Un traitement thermique T4/T6 optimisé, combiné à des revêtements PEO et secondaires, peut améliorer considérablement la résistance à la corrosion.Une résistance aux pulvérisations salines supérieure à 1000 heures a été obtenue dans les alliages à haute teneur en aluminium et magnésium avec des systèmes de surface conçus.

VI. Les orientations futures pour les alliages d'aluminium et de magnésium
Alliages d'aluminium et de magnésium ultra-hauts avec synergie RE/Ca
Les alliages avancés tels que les systèmes Mg·Al·RE·Ca tirent parti du renforcement synergique des phases LPSO et des composés Al2Ca, visant des résistances à température ambiante supérieures à 450 MPa avec une résistance à la rampe améliorée.Alliages de magnésium à gradient d'aluminium

Les technologies émergentes de fabrication additive permettent des gradients de teneur en aluminium, combinant des surfaces résistantes à la corrosion avec des noyaux ductiles,offrant une nouvelle solution aux compromis traditionnels de performance.
Alliages de magnésium pour le traitement biomédical

Pour les applications médicales biodégradables, la teneur en aluminium est contrôlée à 2 à 3% en poids, combinée à des additifs de Zn ou de Sr pour assurer l'intégrité mécanique tout en minimisant les risques biologiques.

VII. Conclusion
L'aluminium joue un rôle décisif dans la détermination des propriétés mécaniques, de la résistance à la corrosion et du comportement de traitement des alliages de magnésium.Alors que la phase Mg17Al12 permet une amélioration significative des performances, la teneur excessive en aluminium pose des problèmes tels que l'adoucissement à haute température et la fissuration par corrosion par contrainte.

Grâce à une composition d'aluminium contrôlée, des stratégies de microalliage, un traitement avancé et une ingénierie de surface, les alliages d'aluminium de magnésium continuent d'évoluer vers une résistance plus élevée,une meilleure durabilitéCes développements positionnent les alliages de magnésium comme des matériaux clés pour l'avenir des solutions d'ingénierie légères.

En tant que fournisseur de matériaux en alliage de magnésium, Hilbo se concentre continuellement sur la conception d'alliages contrôlés en aluminium, la production de tôles et de plaques en alliage de magnésium,Les technologies de protection des surfaces et de l'éclairage permettent de supporter des applications exigeantes dans le secteur automobile.La composition de l'alliage est optimisée.

Les alliages de magnésium à haute performance sont de plus en plus viables pour les structures légères de nouvelle génération.

Pour les demandes techniques:Le présent règlement est obligatoire dans tous ses éléments et directement applicable dans tout État membre.

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