鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法

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1、《鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法》(討論稿)編制說明1任務(wù)來源鎂合金輕量化效果好，資源豐富，是國際公認最具潛力的結(jié)構(gòu)輕量化材料之一，其擴大應(yīng)用對全球節(jié)能減排和緩解礦業(yè)資源危機有重要戰(zhàn)略意義。鎂合金密度約1.8g/cm3，是鋼的1/4、鋁的2/3。因其比強度高、減振性能好、能屏蔽電磁輻射和環(huán)境友好，在交通工具上使用時節(jié)能減排效益極其顯著，在解決關(guān)鍵裝備和重大工程的輕量化問題方面具有舉足輕重的作用。鎂在地球上儲量極其豐富，陸地、海洋和鹽湖中的鎂用之不竭，鎂的大規(guī)模應(yīng)用可緩解鐵、鋁等金屬礦產(chǎn)資源日趨短缺的問題。因此，發(fā)展高性能鎂合金，擴大

2、鎂產(chǎn)品應(yīng)用，對全球范圍內(nèi)的能源、環(huán)境和資源危機的緩解具有重要的意義。純凈度對鎂合金獲取高性能尤為重要。改善鎂合金的力學(xué)性能和塑性變形能力，提高耐蝕性，已成為高性能鎂合金研究與工程應(yīng)用中急需解決的重點問題。已有研究表明，鎂合金熔體的純凈度對合金的微觀組織、力學(xué)性能和耐蝕性等有重要影響。早在1948年，Nelson發(fā)現(xiàn)Fe的含量從0.02%減少到0.001%時，AZ91和AZ31晶粒尺寸明顯細化，吳國華等研究發(fā)現(xiàn)Fe可與作為有效形核質(zhì)點的Mg-Al-C-O化合物粒子結(jié)合，削弱AZ91合金的晶粒細化效果。劉增會研究發(fā)現(xiàn)，AZ91鎂合金中

3、Fe含量偏高時，熔體過熱處理后合金枝晶不能得到細化且出現(xiàn)大量纖維縮孔，降低合金力學(xué)性能和鑄件質(zhì)量。耐蝕性能方面，由于鎂的平衡電位和穩(wěn)定電位非常低，絕大多數(shù)的雜質(zhì)都會降低鎂合金的耐蝕性，F(xiàn)e元素降低鎂合金的耐蝕性最為強烈。2003年，德國的K.U.Kainer等研究表明普通AZ91合金鹽霧腐蝕速率為高純度AZ91合金的19倍。力學(xué)性能方面，近年已有少量關(guān)于AZ91鑄造鎂合金及純鎂的室溫力學(xué)性能與雜質(zhì)元素關(guān)系的報道，F(xiàn)e等雜質(zhì)含量的降低可在一定程度上提高材料的強度和塑性。吳國華等人發(fā)現(xiàn)Fe含量由0.024%降至0.0009%，可使AZ

4、91鎂合金抗拉強度從170MPa大幅度提升至220MPa。已有研究表明，鎂合金在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氧化夾雜若不能有效過濾，對制品的強度、塑性和疲勞性能將產(chǎn)生不利影響。因此，通過提高鎂及鎂合金熔體純凈度，減少鎂合金中的雜質(zhì)元素和夾雜物數(shù)量對提高鎂合金的性能，擴大其應(yīng)用，意義重大。因此，鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法尤其重要。為了規(guī)范鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法，2016年10月，全國有色金屬標準化委員會下達了制訂《鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法》標準的任務(wù)。2工作簡況2016年，在全國有色金屬標準化技術(shù)委員會組織下，成立了以國家鎂合金材料

5、工程技術(shù)研究中心為主要起草單位的編制小組。在該標準的起草過程中，工作組認真調(diào)查、分析、研究現(xiàn)有的鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法，在國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心進行試驗。最后，在綜合研究、分析、整理所有調(diào)查資料及試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對技術(shù)要素、參數(shù)、性能指標、試驗方法等進行確立，決定完全貫標ISO16374-2016，完成了該標準的送審稿。3標準的制定原則、標準的主要內(nèi)容與與論據(jù)3.1標準制定原則（1）本標準中主要技術(shù)指標和試驗方法完全參考ISO16374-2016《鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法》等標準進行編制。（2）本標準采用亮度標

6、準來衡量鎂及鎂合金鑄錠純凈度。（3）本標準參照ISO16374-2016《鎂及鎂合金鑄錠純凈度檢測方法》技術(shù)指標做出相應(yīng)規(guī)定，并制定相應(yīng)的取樣及試驗方法，以確鎂及鎂合金鑄錠純凈度。（4）本標準著重考慮鎂及鎂合金鑄錠取樣及純凈度檢測方法，也包括裸眼檢測，成分分析的標準方法。3.2標準的主要內(nèi)容與論據(jù)3.2.1規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO2470-1紙、紙板和紙漿-漫反射藍色反射系數(shù)的測量

7、–第一部分：室內(nèi)日光條件ISO3116鎂和鎂合金-變形鎂合金ISO8287鎂和鎂合金–純鎂–化學(xué)成分ISO16220鎂和鎂合金–鎂合金鑄錠3.2.2裸眼檢測確定在鎂錠表面有明顯的收縮或雜質(zhì)的存在，供應(yīng)商和采購方之間應(yīng)通過肉眼檢查決定鑄錠質(zhì)量。3.2.3化學(xué)成分分析分析鑄錠合金元素含量。供應(yīng)商和采購方之間應(yīng)協(xié)商選擇化學(xué)成分分析方法，并在報告中提及。鎂和鎂合金化學(xué)成分明確規(guī)定于ISO8287，ISO16220和ISO3116。未指定的合金或合金元素的成分范圍可以由供應(yīng)商和采購方之間協(xié)議確定。3.2.4亮度檢測3.2.4.1亮度檢測原理

8、標準使用的亮度檢測原理基于ISO2470-1。從一個標準試驗機發(fā)出的漫反射光線照射樣品。從樣品表面反射的光束通過一個指定的玻璃過濾器，并隨后由響應(yīng)不同有效波長的一個光學(xué)單元或二極管陣列測量。從光學(xué)單元或從使用適當權(quán)重函數(shù)的二極管的輸出可以直接檢測亮