编号：CYYJ00020

篇名：变形镁合金研究最新进展及应用前景

作者： 潘复生，张静，汪凌云，丁培道

关键词： 镁合金 进展

机构： 重庆大学材料科学与工程学院

原文： 近年来，世界有许多国家对变形镁合金的研究和应用给予了高度的重视，围绕着变形镁合金，在如何提高其成形性能和力学性能方面展开了大量的工作，取得了许多新进展。本文结合我国近年来在变形镁合金方面所做的工作，分析了变形镁合金研究最新进展及应用前景。 1 初步建立了具有不同成分和性能的镁合金序列，在镁—锂合金系列研究上有新突破 对变形镁合金的开发，国外向系列化发展。各工业发达国家，都正在建立自己的合金系列。在美国，目前主要变形镁合金有Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Li四个系列。商用变形镁合金主要是Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系，典型牌号如AZ31、ZK60等。由于AZ31合金可以轧制成薄板、厚板，挤压成棒材、管材、型材，加工成锻件，得到了工业界的广泛重视。 镁-锂合金是最轻的结构金属材料，在共晶成分范围内有极优良的变形性能和超塑性。镁合金加入锂后，在一定的条件下，将镁合金由密集六方型结构部分或完全转变为立方结构，从而大大改变镁合金的塑性成型性能和力学性能。 2发展了铸态和变形态晶粒细化技术 晶粒细化是提高变形镁合金综合性能，改善镁合金成形性的主要途径之一。近年来，重点研究的晶粒细化方法主要有：微合金化、添加强外力、控制变形温度、等通道挤压、快速凝固等。微合金化（Zr、Ca、Sr、Y、RE等）可将铸态晶粒细化到40-60um；控制变形温度可将变形态晶粒微细化到15-25um；等通道挤压可使AZ31镁合金获得平均晶粒尺寸为5um的细晶组织，而对ZK60在310度进行等通道挤压后，平均晶粒尺寸可达到2.8um。双辊薄带连铸法属于快速凝固近形加工技术，是材料制备的前沿技术，不仅可以细化镁合金铸带组织，提高其成形加工性能，更重要的是它可直接获得接近最终板带尺寸的铸带，大大简化了镁合金材料的成形加工程序，提高成材率，降低镁合金的生产成本。采用双辊法技术生产镁合金铸带坯不仅可使铸坯显微组织细化，获得比常规合金化方法更为有效的晶粒细化效果，而且可使合金元素固溶度增大，获得具有高度均匀化学成分的合金，抑制第二相得析出，获得非平衡组织。因此双辊法是一种极具潜力的生产镁合金薄带坯的技术。 3开发了若干塑性加工新工艺和新技术 挤压开坯后再进行轧制的工艺（“挤压开坯—轧制成形”技术）对难变形金属是一条有效的加工途径。在挤压时，一方面变形金属的应力状态接近静水压力，另一方面挤压过程几乎是绝热过程，金属温度不易下降，因此有利于金属的塑性变形。另外通过挤压变形可以细化镁合金晶粒，挤压后的镁合金晶粒尺寸为15-20um左右，从而显著改善了镁合金的成形性能，保证轧制时合金具有较高的塑性。 “控温轧制及控温冲压”技术可以激活新的滑移系，使塑性显著提高。但防止轧制开裂的最低温度和获得最佳成品机械性能的最高轧制温度间隔非常狭窄，因此控制镁合金的变形加工温度是保证加工过程顺利进行的重要工艺措施。 冷冲压技术是日本高松制作所成功开发的可批量冷冲加工镁板材的生产新技术，这种技术已引起汽车、家电、通信器材行业的关注，是一种很有前途的生产方法。 4在镁合金热处理及表面处理新工艺研究上发展不平衡 热处理是挖掘金属材料潜力，获得预期性能的有效手段，但国内外对镁合金热处理原理及工艺的研究迄今为止十分少。 镁合金由于耐蚀性能较差，如何解决镁合金的腐蚀问题就成了一个影响镁合金应用前景的关键问题。有不少单位正重点研究具有市场竞争力和应用前景的表面阳极氧化、化学转化处理技术和化学镀，开发一种耐腐蚀、耐磨损并具有较高电绝缘强度的廉价的镁合金涂层。 5在合金相方面的研究在刚刚起步 合金相的形状、大小、种类及分布不仅影响塑性成性形，也是决定合金最终组织形态、力学性能、腐蚀性能等的重要因素。实际条件下合金中合金相的种类和存在状态往往偏离平衡相图，它受非平衡凝固条件、加工历史、合金元素相互作用等多个因素的影响。目前对变形镁合金中合金相的研究和控制还很不完善，存在的主要问题有：合金相图有待进一步完善；化合物的化学组成、晶体结构有待进一步确认；合金相的热力学数据不足；实际铸造、变形、热处理过程中相形成、析出、遗传、转变的规律及对性能的影响规律等方面的研究基本上属于空白。 开发适合变形加工特征的镁合金及低成本镁合金变形加工技术，是发挥镁合金潜在优势，进一步扩大镁合金应用的关键；同时，尽快形成一批具有我国独立知识产权的高性能变形镁合金及其加工技术，提高产品的技术含量，也是提高我国镁行业国际竞争力，带动资源优势向经济优势转化的必然要求。有理由相信，一旦高性能镁合金变形材生产技术瓶颈获得突破，镁合金变形材在汽车、摩托车、轻轨铁路、3C、家电等行业的应用将会形成镁合金应用的新高潮。

出处： 2002年中国材料研讨会论文