2.7　冶金缺陷对镁合金性能的影响

镁合金在熔炼铸造时很容易氧化、燃烧和吸气，其铸锭常常存在一些空隙、氧化物夹杂或蚀坑等缺陷，它们（尤其是夹杂物）对镁合金的力学性能和腐蚀性能产生严重的影响。

镁合金夹杂物主要是MgO，同时还有Al2O3、SiO2、Fe2O3以及MgCl2、NaCl、KCl等。例如，某镁厂电炉生产的镁合金AZ91HP铸锭断口上部表层中出现黄、灰、黑色的斑点或夹杂物。图2-20镁合金铸锭夹杂物扫描电子显微形貌，分析发现，夹杂物主要为氧化物，其主要组成为MgO，含有少量Na、Si、Al、K（见表2-25）；另外，含有极少量的Si的氧化物（含Mg、Al、O、Na、K）。在黄色斑点缺陷区的个别区域含有Si、Cl、K、Ca、Ti、Fe等多种元素。断口中出现的黄色、灰色和黑色的斑点缺陷，本质是相似的。主体是由氧化物折叠堆积形成的。锭中偶然存在含极少量的Si夹渣物，但它不是造成上述缺陷的主要组成。

表2-25　能谱分析夹杂物组成（质量分数）　　单位： %

图2-20　镁合金铸锭夹杂物扫描电子显微形貌

铸造缺陷如空隙、夹杂物是疲劳裂纹源。微观结构缺陷严重地影响Mg合金的疲劳性能。裂纹萌生似乎出现在表面下孔隙和孔隙附近；裂纹以晶间和穿晶的方式扩展，具体取决于温度和孔隙率。Stich等人研究高压铸造Mg合金（AZ91hp、AM60hp、AS21hp和AE42hp）的高周疲劳性能发现，疲劳裂纹主要在孔隙附近萌生，断裂周次与孔隙面积成反比（图2-21）。减少孔隙的数量和最大尺寸将显著提高铸造Mg合金的疲劳性能。疲劳裂纹也在表面下夹杂物处萌生，图2-22所示AZ80疲劳裂纹源为Mg、Al氧化夹杂物。

图2-21　空洞对压铸镁合金AZ91疲劳性能的影响

图2-22　AZ80在空气中疲劳裂纹源