镁合金新材料加工工艺研究

镁合金新材料加工工艺研究
作者：苏大鹏
来源：《中国新技术新产品》2015年第07期
摘要：镁是常见金属中最轻的一种金属，是地壳中含量丰富的元素之一，约占地壳组成的1/4。

以镁为代表的轻金属材料被作为重要的工业材料在国防及国民经济各领域有着极为广泛的应用，是全球消费量仅次于钢铁的金属材料。

关键词：镁合金；加工；技术
中图分类号：TG292 文献标识码：A
一、镁合金新材料特点
（一）镁合金是最轻的结构材料之一
镁合金有着其它金属不可比拟的优越性。

镁及镁合金的特殊性能，重量轻、产品集成化高，其导热性能和强度尤为突出，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的而且轻等使其在移动通信、手提计算机等的壳体结构件上以及在汽车、电子、电器等领域都具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

镁合金相对比强度最高。

镁合金冲击韧性好、抗弯强度大、机械性能的各向异性不明显、塑性好、容易变形加工、容易焊接成形、比热容量大、导热性低。

事实上，轻量化的好处，并不仅仅是提升马力重量比这个与加速能力息息相关的参数，更对汽车的操控大有影响。

实践证明，镁合金是实现汽车轻量化不仅是节油节能、提高效率、降低污染的有效途径，也对提高汽车安全性能、加强环境保护等有着重要的意义。

（二）镁是工程应用中最轻的金属结构材料
镁合金是活泼金属，所以制造设备和环境有更高的要求，导致制造成本高涨，所以镁合金的价格也会高于铝合金。

同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻，这是镁合金的优势。

其密度仅为1.8克/厘米 3，是钢的1/4，铝的2/3。

在汽车结构材料应用中，有时比铝和塑料更有应用价值。

镁合金板材及板坯具有密度小、比强度高、电磁屏蔽性好、易于加工、减震性能好的优点。

镁合金具有较高的抗振能力和吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。

镁合金
AZ31B在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管。

还具有良好的电磁屏蔽特性和阻尼减震能力、成形性能优良及回用处理方便等一系列性能，符合对材料的轻量化和绿色化的要求。

另外，镁合金在电子工业中具有十分广阔的应用前景。

镁合金将能够满足汽车非结构件和结构件的性能和使用要求，具有耐高温、抗蠕变和抗腐蚀性能。

（三）镁合金相对比强度最高
随着能源、资源问题的日渐突出，以镁、钛金属及其合金为代表的轻合金材料应用越来越广泛，镁合金的强度高、机械性能好.是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。

另外，还具有良好的吸震性及耐冲击性。

镁合金产品吸震性及耐冲击性强，对外界的碰撞具有很好的防震作用，因而就能对内部机体有很好的保护作用。

具有吸声性能，广播室和现代大建筑物目前多采用镁合金做室内天花板。

铝在碰击情况下不产生火花，可应用于防止火花产生的场合。

镁合金具有良好的散热性。

镁合金的热传导性与热扩散性都比较好，而铝合金热传快但扩散慢，它不能有效及时地把热散掉。

“十二五”期间，新型轻合金材料主要以大规格、轻质、高强、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳为发展方向，大力发展高性能镁合金是必然趋势。

二、镁合金新材料加工工艺分析
（一）强烈塑性变形技术
镁合金在塑性变形时由于强烈的变形织构存在，变形后容易产生各向异性，影响进一步的加工。

通过工艺控制与优化，调控材料的织构类型和数量，是提高或改善镁合金加工性能的重要途径，所以成为材料科学工作者不断探索与研究的领域之一。

强烈塑性变形技术是制备超细晶金属材料的有效方法。

一系列通过强烈塑性变形来制备超细晶材料的工艺技术被提出，包括等通道角挤压、累积轧合法、高压扭转法、震波冲击法、反复折皱-压直法、扭转挤压法、大挤压比挤压法、多向锻造法等等。

由于镁合金是六方结构，塑性变形能力较差，传统的单一的塑性变形方法难以进一步提高其力学性能。

针对这一难点，采用大塑性变形技术，发挥其强烈的晶粒细化效果，可以直接将材料的内部组织细化到亚微米乃至纳米级。

大塑性变形技术包括等通道转角挤压、累积叠轧等。

采用大塑性变形制备的 Mg-Y-Zn 合金在 250℃时获得抗拉强度为400 MPa，屈服强度为340 MPa，伸长率达20% 的综合力学性能。

（二）铸造技术
一般来讲，镁合金锻件的性能岁碧昂型程度的增大而提高；而随着变形温度的升高，其力学性能逐渐降低。

近年来变形镁合金得到了广泛的研究和应用，连续铸造技术为新型变形镁合金提供合格的铸坯。

压铸是镁合金最主要、应用最广泛的成形工艺。

因镁合金热流动性好，很适合于薄壁件的压铸生产。

镁合金锻件替代铝合金作为汽车轮毂是镁合金的另一重要应用，但这对其安全性及性能提出了很高的要求。

从镁合金的性能上来看，完全可以满足方向盘的性能要求，而且采用一片式的压铸成型工艺，为安全气囊，多功能开关在方向盘上实现提供了可靠保证。

（三）锻造技术
锻造技术是汽车工业的重要支撑工业之一，一直以来与汽车业的发展密切相关。

近年来汽车业的迅猛发展带动了锻造市场的扩大。

锻造工艺按方式可分为自由锻造和模锻，按锻造温度可分为热锻，温锻和冷锻，由于镁合金冷加工性能差，所以一般采用热锻。

由此可见，锻造是
高性能镁合金产品成形的有效方法之一。

采用铸造技术生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其他镁合金铸造方法要高，复杂、耐高温、不易加工的铸件均可用熔模精密铸造。

结语
我国镁的蕴藏也十分丰富，菱镁矿资源占全球总量的22.15%，原镁产量已占全球产量的64%，是名副其实的镁金属生产大国。

随着对镁合金需求的不断增加，市场认可度逐渐增强。

因此，镁合金材料加工需从技术、人员、管理等方面进行全面的整合，才能不断扩大镁合金市场规模，实现镁合金加工工艺技术的不断提高。

参考文献
[1]宋才飞.试论镁合金压铸投资策略[J].铸造技术，2007（12）.
[2]辛明德，孟桂华.镁合金压铸件的应用及发展前景[J].黑龙江冶金，2001（03）.
[3]周锦银.镁合金及其应用技术发展的新动向[J].江苏冶金，2006（06）.。