Система Mg—Zn
Диаграмма состояния Mg—Zn приведена на рис. 53. В настоящее время имеются некоторые разногласия относительно характера распада фазы Mg7Zn3.
Фокс изучал механические свойства литых в землю Mg—Zn сплавов, некоторые же данные по свойствам деформируемых сплавов были опубликованы Беком и Макдональдом.
Как следует из рис. 54, механические свойства литых в землю Mg—Zn сплавов не являются высокими. Как и в случае легирования алюминием, прочность магниевых сплавов растет при повышении содержания цинка. Однако содержание цинка более 6% приводит к падению предела прочности и относительного удлинения, в то время как предел текучести продолжает расти. Предел текучести Mg—Zn сплавов после полной термообработки значитетьно повышается с увеличением содержания цинка. Пластичность при этом резко падает.
Два фактора в основном определяют сравнительно низкие механические свойства Mg—Zn сплавов: размер зерна и заметная тенденция к микропористости. Двойные Mg—Zn сплавы не являются чувствительными к измельчению зерна при перегреве расплава и, хотя цинк и обладает сравнительно сильной модифицирующей способностью, величина зерна в Mg—Zn сплавах, по данным Фокса, в два раза выше, чем в Mg—Al сплавах.
Измельчение зерна в Mg—Zn сплавах может быть достигнуто введением добавок железа в виде лигатуры Zn—Fe. Уменьшить микропористость можно, легируя сплав редкоземельными металлами. Высокие механические свойства наблюдаются у Mg—Zn сплавов после полной термической обработки.
Двойные Mg—Zn сплавы не являются приемлемыми для изготовления отливок. Введение циркония для измельчения зерна в Mg—Zn сплавы создает практическую возможность их использования. Разработаны термически упрочняемые сплавы Z5Z (Mg—4,5% Zn—0,7% Zr) и менее широко употребляемый сплав ZK61 (Mg— 6% Zn—0,7% Zr).
Присутствие циркония в Mg—Zn сплавах измельчает зерно и уменьшает количество интерметаллидов по границам зерен, так что в сплав можно ввести большое количество цинка без опасности вызвать охрупчивание.
В двойных сплавах в литом состоянии фаза Mg—Zn встречается в виде более или менее вырожденной эвтектики по границам зерен и в виде отдельных частиц внутри зерен. Эти частицы являются результатом дробления ветвей дендрита (рис. 55). Структура сплавов зависит от режима кристаллизации или охлаждения после нагрева под закалку.
Частицы выделений, образующиеся в процессе старения, нечетко выявляются под электронным микроскопом до тех пор, пока не произойдет перестаривание.
Стеркей и Кларк с помощью электронной дифракции показали, что выделившиеся частицы не являются равновесным соединением MgZn или фазой Лавеса MgZn2. Эти выделения представляют собой переходную фазу, сравнительно устойчивую вследствие сопряжения параметра кристаллической структуры а с параметром с структуры матричного твердого раствора. Эта переходная фаза встречается также при эвтектоидном распаде Mg7Zn3.
Вредное влияние цинка на горячеломкость Mg—Al сплавов было отмечено выше. Склонность к горячеломкости делает неосуществимым использование литейных магниевых сплавов, содержащих несколько процентов цинка. Однако этот недостаток может быть уменьшен дополнительным легированием Mg—Zn сплавов цирконием, присутствие которого в сплаве уменьшает количество интерметаллидов, богатых цинком, а также введением в Mg—Zn сплавы добавок редкоземельных металлов, уменьшающих чувствительность к горячим трещинам.