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AZ80镁合金组织性能及其成型的关键技术引言金属镁始于1808年为人所知，直到1886年德国才开始将其用于工业领域。
镁有广泛的用途，主要包括烟火制造、冶金，化学、电化学和结构件的应用。
由于镁合金具有重量轻、比强度高、阻尼减振性好等优点，因而将其作为结构件被广泛地应用于航空航天、3C电子产品及交通运输等领域。
目前，这些结构件都以铸造件特别是压铸件的应用为主，高性能的变形镁合金材料还处于研发和推广阶段。
在变形镁合金中。
AZ80镁合金表现出最为优良的力学性能，通过合理改善其形变及热处理工艺能进一步提高其强度。
本文主要介绍镁合金、AZ80镁合金的组织性能和关特征及其成型的关键技术。
1 镁合金及AZ80镁合金的组织性能1.1 镁合金的特点镁合金和铝合金的合金化原理几乎相同，都是通过加入合金元素，产生固溶强化、时效强化、细晶强化及过剩强化作用，以提高合金的机械性能、抗腐蚀性能和耐热性能。
镁合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。
Al在Mg中即可产生固溶强化作用，又可析出沉淀强化相Mg，Al有助于提高合金强度；Zn在Mg中除固溶强化作用外，也可产生时效强化相MgZn，但效果不如Al显著，一般需与其他合金元素同时加入；Mn加入Mg中主要为提高合金的耐热性和抗蚀性，改善合金的焊接性能；Mg中加入的少量Zr，除细化晶粒外，还从合金的成分来看，目前工业中应用的镁合金主要集中于Mg—Al—Zn、Mg—Zn—Zr、Mg—Re—Zn 和Mg一Re—Zr等几个合金系，其中前两个是发展高强镁合金的基础。
从生产工艺和性能的特点，上述镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两大类，其编号采用汉语拼音字母加序号。
同一系列的镁合金既有可以作为变形合金，又有可以作为铸造合金：其中既可能含Zr又可能不含Zr。
因此，对于不同的镁合金，它的性质特点也会不相同。
金属镁及其合金是迄今在工程上应用的最轻的结构材料，具有其它金属材料不可替代的优越性，镁合金具有以下几个特点：(1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，其密度在1.75～1.859/cm³之间，约为铝合合密度的1/3～l/2，约为钛合金的1/3，不到钢密度的1/4。
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？什么是镁合金？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？接下来，就带你了解一下吧！镁合金由于其比强度高、弹性模量大、散热好、消震性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、耐有机物和碱的腐蚀性能好等特点，现已广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。
除此之外，镁合金在医疗器械上的应用潜力很大；如果金属镁企业能在加工性能和产品价格上取得突破，那么镁合金也将在LED产业得到广泛应用。
院士说左铁镛院士在今年新材料发展趋势高层论坛中说到：“就镁材料来说，近20年来，我国的镁材料已取得了三个“第一”的好成绩，分别是镁产量第一，镁储量第一和镁出口量第一。
现在我国在上海交通大学和重庆大学分别建立了镁材料研究中心，在山西、陕西等省份形成产业一体化的布局，大大促进了我国镁合金的研究应用。
目前，镁金属与铝金属相比，价格只高出20%，相较之前有大幅度降低，这也能极大的促进镁合金的研究发展和应用。
”那么，镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？1镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。
镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一，其性能特点决定了众多的应用优势：一是减轻资源压力，镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力；二是减轻能源和环境压力，以汽车为例，镁合金大规模应用可降低10%—15%的油耗和排放；三是镁合金产品减震性能优越；四是镁合金能源特性好，在某种程度上可以说有镁就有电；五是镁合金产品可屏蔽电子辐射，可广泛用于手机和电脑外壳……中国有丰富的镁资源（占世界70%以上）和巨大的应用市场，为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。
高纯度镁产业发展趋势分析高纯度镁是指镁含量在99.9%以上的镁材料，具有重量轻、强度高、耐高温等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器等领域。
随着科技的发展和产业结构的调整，高纯度镁产业进入了发展的黄金时期，呈现出以下几个趋势：1. 需求增长驱动力强：随着科技的进步和工业化的加快，对高纯度镁的需求不断增加。
首先，航空航天行业对于轻量化材料的需求增长迅猛，高纯度镁以其重量轻、强度高的特点成为首选材料。
其次，汽车制造业也在逐步转向轻量化，以降低燃油消耗和节能减排。
高纯度镁作为替代材料，将会得到广泛应用。
此外，电子电器行业也对高纯度镁的应用提出了更高的要求，推动了高纯度镁市场的发展。
2. 技术突破加速：高纯度镁的生产工艺一直是制约产业发展的瓶颈之一。
传统的提纯方法成本高、效率低，难以满足市场需求。
但是，随着技术的不断进步，高纯度镁的生产工艺有望实现突破。
新型的提纯方法，如气相热分解法、电解法等，能够提高提纯效率和降低成本。
此外，材料科学领域的发展也为高纯度镁的研发提供了更多的动力和可能性。
3. 产业链延伸和升级：目前，我国高纯度镁产业链相对较短，主要包括镁矿开采、镁粉生产和高纯度镁制备。
然而，在高纯度镁市场需求增长的推动下，产业链将逐渐延伸和升级。
未来，随着高纯度镁的需求增加，镁矿的开采和加工规模将进一步扩大。
同时，高纯度镁制备过程中所需的设备和工艺技术也将不断更新和改进。
产业链延伸和升级，将为高纯度镁产业的发展提供更多的机遇和挑战。
4. 环保意识的提高：随着社会对环境保护意识的不断提高，高纯度镁产业也面临着更多的环保压力和挑战。
高纯度镁的生产过程中会产生大量的尾矿和废水，对环境造成一定的影响。
因此，高纯度镁企业需要加强环保意识，采取更加环保的生产工艺和设备，积极应对环保监管的要求。
同时，政府也需要出台相应的环保政策和措施，促进高纯度镁产业可持续发展。
综上所述，高纯度镁产业正处于发展的黄金时期，面临着巨大的市场机遇和挑战。
镁合金的发展现状及应用摘要镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航空、航天和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称之为21世纪的绿色工程材料。
本文根据近年来国内外发表和公布的有关镁合金的文章和信息，介绍了镁合金的发展现状和应用。
关键词：镁，镁合金，发展现状，应用1镁及镁合金的发展简介镁是地球上排位第八的富有元素，其含量约占地壳重量的2％，镁同时也是海水中的第三富有元素，约占海水重量的0.13％。
镁有60多种矿产品，其中白云石(CaCO3·MgCO3)，菱镁矿(MgCO3)，氨氧镁石(Mg(0H)或MgO·H2O)，光卤石(MgC12·KCl·H2O)，橄榄石(Mg2Fe2SiO4)和蛇纹石(3MgO·2SiO2·2H2O)最具商业开采价值。
1808年英国的Sir Humphry Davy首先发明了用金属钾蒸汽还原氧化镁而制得金属镁的方法。
1863年法国的Deville和Caron发明了用钠还原无水氯化镁及氟化钙的混合物制镁，由此揭开了工业上大规模制造金属镁的序幕，并随着电解无水氯化镁制镁工艺的产生而得到了迅速发展。
1986年。
德国首先将镁合金用于飞机制造业。
美国的第一家镁生产厂由美国通用电器公司于1914年建立，并在二次世界大战期间由于镁燃烧弹的大量需求而得到迅速发展。
1944年世界镁合金的消耗量达到228,000吨，但战后又降低到每年10,000吨的水平。
直到1998年，随着镁的研究和应用水平的提高，其年消耗量才提高到360,000吨，此后以每年7％～9％的速度递增[1]。
我国自20世纪90年代初开始出口原金属镁，2001年出口量达到20万吨，占世界镁市场总需求量的40％以上[2]。
镁合金的优缺点及应用镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。
镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3 ，钢的1/4 ，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
一、镁合金的优点1、镁合金密度小但强度高、刚性好。
在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5 ，锌的1/4 ，铝的2/3 。
普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。
镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。
2、镁合金的韧性好、减震性强。
镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。
但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5 倍，因此，很适合应于受冲击的零件—车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。
3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。
镁合金是良好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。
由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40%- 50% 且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。
4、镁合金具有优良的切削加工性。
镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。
加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低。
而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。
5、资源丰富。
中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。
高强度镁合金研发生产方案一、实施背景随着科技的不断进步，材料科学在各产业中的地位日益提升。
镁合金作为一种轻质、高强度的材料，对提升产业效率、降低能耗具有重要作用。
近年来，汽车、航空航天、电子等产业对镁合金的需求持续增长，带动了镁合金研发生产的热潮。
二、工作原理镁合金的研发与生产主要依赖于镁的特性及其合金化过程。
镁合金的工作原理主要是通过添加不同的合金元素，改变镁合金的显微组织，从而提高其强度、韧性、耐腐蚀性等性能。
常见的合金元素有铝、锌、锰等，这些元素的添加可以有效地提高镁合金的各项性能。
三、实施计划步骤1.材料选择与设计：根据应用需求，选择合适的镁合金成分，并设计合金的显微组织。
2.熔炼与铸造：将选定的镁合金成分在高温下熔炼，然后倒入模具中铸造。
3.热处理：通过控制加热和冷却速度，改变镁合金的显微组织，提高其性能。
4.加工与成型：将热处理后的镁合金进行机加工、挤压、锻造等操作，以满足各种形状和尺寸的需求。
5.质量检测：对镁合金成品进行各项性能检测，确保满足应用要求。
四、适用范围高强度镁合金适用于汽车、航空航天、电子、通讯等产业。
特别是在汽车轻量化趋势下，高强度镁合金可以用于制造汽车零部件，如发动机气缸体、变速器壳体等，以实现轻量化、降低油耗和提高动力性能。
五、创新要点1.成分优化：通过创新合金元素配比，开发出具有更高强度和良好韧性相结合的镁合金。
2.冶炼技术改进：引入先进的冶炼技术，如真空熔炼、电磁搅拌等，以提高镁合金的质量和性能。
3.热处理工艺优化：通过研究热处理工艺对镁合金显微组织和性能的影响，制定出更为合理的热处理制度。
4.加工成型技术提升：引入先进的加工成型技术，如精密铸造、挤压锻造等，以制造出更为复杂和精细的镁合金零部件。
5.环保考量：在冶炼和加工过程中，采取环保措施，减少废弃物产生和能源消耗。
六、预期效果通过以上创新措施的实施，预期能够实现以下效果：1.提高镁合金的强度和韧性，以满足各产业对高性能镁合金的需求。
镁合金的优缺点及应用镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。
镁合金质量轻，其密度只有1.7kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
一、镁合金的优点1、镁合金密度小但强度高、刚性好。
在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。
普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。
镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。
2、镁合金的韧性好、减震性强。
镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。
但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此，很适合应于受冲击的零件—车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。
3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。
镁合金是良好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。
由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40%～50%，且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。
4、镁合金具有优良的切削加工性。
镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。
加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低。
而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。
5、资源丰富。
中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。
进入20世纪90年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。
镁锂合金应用研究现状MgLi均为轻质金属，原子序数分别为12和3。
镁锂合金密度一般为1.35～1.65g/cm3，是当前密度最小的金属结构材料，作为最轻的工程金属材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。
铸造镁锂合金具有比强度和比刚度高、震动阻尼容量大，在汽油、煤油和润滑油中性能稳定等特点。
这些特性使镁锂合金应用领域十分广泛，如交通运输、电子工业、军工等领域。
尤其在航空航天、电子产品、生物医用、汽车行业、自行车等领域应用前景广阔，已经成为未来新型材料的发展方向之一 [1-4]。
一、航天领域“为减轻每一克重量而奋斗”，是全世界飞行器设计师的格言。
在航天领域，随着卫星和航天器小型化轻量化趋势的发展，在相同承载能力条件下，镁锂合金可以替代一些相对质量较大的结构材料，减轻卫星和航天器的质量，从而使航天器可携带更多燃料和有效载荷，发挥更大的功能和作用，进而产生巨大的经济效益，尤其在深空探测器、微纳卫星方面[7]。
早在20世纪60年代，美国NASA中心为了制造航天飞机、人造卫星及发射用火箭，对Mg－Li基合金展开了大量研究工作，开发和研制了Mg-14Li-0.5Si等Mg－Li基合金，在多个卫星部件上获得应用[8-10]］。
然而因为锂的价格昂贵且耐蚀性而难开发，使镁锂合金发展停滞。
2015年9月，镁锂合金材料首次在我国“浦江一号”卫星上使用并发射成功[11]。
2016年12月，我国成功发射的首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（简称“碳卫星”）中的高分辨率微纳卫星上，几乎整颗应用了我国自主研制生产的镁锂合金。
2018年12月25日，成功发射升空的通信技术试验卫星三号，在预埋件、支架和部分机箱壳等部位应用了镁锂合金材料，使整个卫星减重约173kg，大大提高了卫星的有效载荷量。
这是我国首次在高轨卫星上应用镁锂合金材料[12]。
同时，若用焊接代替传统的以铆接为主的机械工艺来制备镁锂合金结构件，可以进一步减轻结构重量、提高结构刚度、节约能源以及节省装配时间[13]。
镁合金密排六方结构一、镁合金概述镁合金是一种轻质金属材料，因其具有较高的比强度、良好的抗腐蚀性能和优良的加工性能而备受关注。
在众多镁合金结构中，密排六方结构（HCP）是一种具有代表性的晶格结构。
二、密排六方结构简介密排六方结构（HCP）是指镁合金中的一种晶格类型，其特点是原子以六方最密排列方式组成晶胞。
在这种结构中，原子层以ABAB堆垛方式排列，形成稳定的晶胞结构。
三、镁合金密排六方结构的优点1.较高的力学性能：镁合金密排六方结构具有较高的抗拉强度、屈服强度和硬度，使其在轻质结构件中具有较好的承载能力。
2.良好的抗腐蚀性能：镁合金密排六方结构在潮湿空气中具有较好的耐腐蚀性，有利于提高其在工业应用中的稳定性。
3.优异的加工性能：镁合金密排六方结构易于加工成各种形状，有利于降低生产成本和提高产品设计灵活性。
4.环保优势：与传统金属材料相比，镁合金具有较低的能耗和环境污染，有利于实现绿色生产和可持续发展。
四、镁合金密排六方结构的应用1.航空航天领域：镁合金密排六方结构因其高强度、低密度和良好抗腐蚀性能，在飞机、导弹等部件中有广泛应用。
2.汽车工业：镁合金密排六方结构在汽车发动机、底盘和车身部件中具有较好的应用前景，有助于减轻整车重量、提高燃油经济性和降低排放。
3.电子行业：镁合金密排六方结构的高导电性和电磁屏蔽性能使其在手机、电脑等电子产品中具有广泛应用。
4.生物医疗领域：镁合金密排六方结构生物相容性良好，可应用于骨钉、支架等医疗植入器械。
五、未来发展趋势与挑战1.发展趋势：随着科技的发展和环保要求的提高，镁合金密排六方结构在各个领域的应用将不断拓展，有望成为未来重要的新型金属材料。
2.挑战：尽管镁合金密排六方结构具有诸多优点，但仍存在如氧化腐蚀、加工难度较大等问题。
新型金属材料镁合金的发展前景分析Pro s p ects for the De velo p ment of the New Metallic Material,Ma g2 ne sium Allo y高技术邓玉勇朱江李立(青岛科技大学经济管理学院青岛266042)新型金属材料镁合金已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域,许多国家将其视为21世纪的重要战略物资,出台了若干重大的研究与开发计划。
在此背景下,深入分析这一新型金属材料的发展前景,并拟定相应的对策,具有重要的意义。
一、镁合金产品特性及应用11镁合金产品特性镁合金是一种能够满足各种行业需求、发展前景极为可观的轻质合金材料。
与目前的主流材料相比,镁合金具有如下几个突出的优点。
(1)重量轻镁合金作为一种轻质金属结构材料,其密度为铝的2/3、钢的1/4;比重只相当于铝的2/3左右、锌的1/4左右、铁的1/4。
在同等刚性条件下,1K g镁合金的坚固程度等于18K g铝和211K g 钢,而同样复杂的零部件,镁合金制品重量比锡轻1/3、比钢制品轻1/2。
这一特性对于现代手提类产品减轻重量及车辆减少能耗有重要意义。
(2)吸震性能高镁有极好的滞弹吸震性能,可吸收震动与噪音,对于用作设备机壳减少噪音传递、提高防冲击与防凹陷损坏十分有利。
其抗冲击性是塑料的20倍。
(3)良好的铸造性能在保持良好结构的条件下,镁制品壁厚可小于016mm,这是塑胶制品在相同强度下无法达到的。
至于铝也只能在112～115mm范围内才可与镁相比。
(4)模铸生产率高与铝相比,镁合金的单位体积热含量更低,这意味着它在模具内能更快凝固。
一般来说,其生产率比铝压铸高出40%～50%,最高可达到压铸铝的两倍。
(5)良好的切削性能镁的良好切削性能表现在:允许较高的切削速度,减少切削加工时间;比其它金属有高出几倍的刀具寿命(极少停机换刀并节省了操作时间与刀具成本);有优良的表面光洁度,并可一次切削获得,极少出现积屑瘤;有良好的断屑特性及温度传导性,可免于使用冷却液或润滑液。
镁合金轮毂市场需求分析1. 引言镁合金轮毂作为一种轻质高强度材料，具有重量轻、导热性好、抗腐蚀性强等优点，逐渐受到市场的关注和需求的增加。
本文将从市场需求的角度，对镁合金轮毂的市场前景进行分析。
2. 技术发展趋势随着汽车工业的发展，轮毂作为车辆的重要组成部分，在材料选择上面临着更高的需求。
镁合金轮毂由于其轻质高强度的特性，成为了替代传统钢铁轮毂的有力候选。
随着镁合金轮毂生产工艺的改进和材料性能的提升，其在汽车轮毂市场上的应用正在逐渐扩大。
3. 市场需求分析3.1 能源效率要求的增加随着全球对可持续发展的重视，汽车制造商越来越注重提高汽车的燃油效率。
镁合金轮毂由于重量轻，可以降低车辆的整体重量，提高燃油效率。
这对于市场需求来说，是一个重要的推动因素。
3.2 环保意识的提升镁合金轮毂具有优异的抗腐蚀性和可回收性，与传统的钢铁轮毂相比，对环境的影响更小。
随着环保意识的提升，消费者对于环保材料的需求也在不断增加，从而推动了镁合金轮毂的市场需求。
3.3 高端汽车市场的增长随着经济的发展和人们生活水平的提高，高端汽车市场呈现出快速增长的趋势。
高端汽车制造商对于材料的选择越来越注重轻量化和高性能特性，镁合金轮毂由于其独特的优势在高端汽车市场有着广阔的应用前景。
3.4 汽车运动文化的影响汽车运动文化在全球范围内拥有广泛的影响力，其中赛车运动是重要的组成部分。
镁合金轮毂由于其高强度和良好的导热性，在高速行驶和剧烈运动中的表现更优。
因此，赛车运动对于镁合金轮毂的需求也在增加。
4. 市场竞争分析目前，镁合金轮毂市场存在一定的竞争。
除了传统的钢铁轮毂，铝合金轮毂也是较具竞争力的替代品。
铝合金轮毂虽然相对较轻，但比回收利用难度大，抗腐蚀性差等问题对于消费者而言是一定的短板。
5. 市场前景展望随着技术的不断改进和需求的增加，预计镁合金轮毂市场将继续保持良好的发展势头。
未来，随着镁合金轮毂生产工艺的成熟，成本的降低以及性能的进一步提升，其在汽车轮毂市场的占有率将会不断提高。
高性能镁合金发展现状与趋势 摘要 镁合金作为 21 世纪的绿色环保工程材料近年来已成为全球学术界的一个研究热点并越来越受到工业界的重视。目前我国在镁合金的研 究和应用上取得了很大进展 ,已经研制出耐热镁合金 、高强高韧镁合金等新村料,在变形镁合金领域也取得 了突破,本文重点介绍几种有特色和良好应用前景的高性能镁合金,以及镁 合金成形加工技术的最新研究进展。高性能镁合金包括阻燃镁合金 、低成本高强度铸造镁合金和高强耐热变形镁合金 ,成形加工技术包括镁合金涂层转移精密铸造技术、镁合金熔体复合纯净化技术、不含六价铬离子的镁合金超声阳极氧化表面处理技术、大型镁铸件低压成型技术以及镁板差温拉深工 艺。镁合金的深入研 究有力地推动 了镁合金产业 的发展 。 关键词 镁合金 涂层转移 低压铸造 超声阳极氧化 差温拉深 镁是最轻的金属结构材料其比重只有留7.14g/cm²,仅相当于铝的2/3,钢的1/4 。同时镁合金还具有比强度比刚度高、尺寸稳定 、导热导、电性好 、阻尼减振 、电磁屏蔽 、易于加工成形和容易回收等优点, 因此有人将镁誉为 “21世纪绿色工程金属”。镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料,已成为国防军事、航空航天 、汽车 、电子通信等 工业领域的重要材料。尤其是我国目前大飞机 、绕月 、高速轨道交通 、电动汽车等大型工程项目的启动,对镁合金有更大的希望 ,也提出 了更高的要求。使用镁合金制造汽车零部件,不仅减轻汽车自身质量 、降低油耗 ,而且有助于质量的优化分布,从而改善汽车的驾乘舒适性和安全性。在国防军事领域,降低重量意味着可以提高武器的射程和命中精度 ,也可以提高飞行器的机动性能 ,还可以降低航天器火箭、飞船等的发射成本,因此镁合金被应用于制造飞机 、导弹、飞船、卫星 、轻武器等重要武器装备零件。 然而，目前镁合金的应用远不如同期发现的铝合金那么广泛 , 究其原因则主要是因为目前的镁合金 ： （1） 绝对强度仍然偏低 ,尤其是高温力学性能较差,当温度升高时, 它的强度和抗蠕变性能往往大幅度下降。 （2）室温塑性低 、变形加工能力较差。 （3） 化学活性高、易于氧化燃烧 、使其熔炼加工困难。 （4） 抗腐蚀性差 ,缺乏有效和积极的腐蚀防护途径。 因此,发展高性能的镁合金及其加工方法是最近 20年镁合金研究的重要课题 ,目前国际 国内的镁合金材料及其工艺研究基本上是围绕解决以上几 个方 面的问题而展开的。本文将简明综述作者近年来开展这方面研究所取得的一些进展。 1、高性能镁合金研制 1.1、阻燃镁合金 针对镁合金熔炼易燃问题 ,系统研究 了镁的高温氧化特性、镁熔体与大气 的相互作用 ,提 出 了合金化阻燃的思路。通过在镁合金中添加微量Be 、Ga、RE等表面活性元素的技术路线开发Mg、AI、Zn、RE、X系阻燃镁合金 ,使镁合金熔体表面生成平滑致密的复合氧化膜,有效地阻止镁合金熔炼过程 中的剧烈氧化燃烧,将镁合金的燃点从 520℃大幅提高到760℃,实现了阻燃镁合金无保护熔炼,同时,阻燃性能的改善并不降低基础合金的力学性能 。 图1显示了AZ91D合金与阻燃镁合金IPMA2 分别在 760 ℃下熔炼时生成的氧化膜的微观形貌的显著差别。阻燃镁合金的铸造性能 、 压铸工艺 、塑性变形工艺也得到 了研究,并进一步发展成系列合金与工艺 压铸阻燃镁合金及其熔炼和压铸工艺 、耐热压铸阻燃镁 合金及其熔炼和压铸工艺、铸造阻燃镁合金及其熔炼和压铸工艺以及塑性变形阻燃镁合金及其熔炼和塑性变形工艺 。到目前该类合金已成功应用到工业生产 ,并生产出了轿车变速箱壳盖 、手机壳体以及 3C产品的外壳的镁合金产品。 1.2低成本高强度铸造镁合金 利用我 国优势资源稀土元素的强化效果,通过调整 RE/Zn开发了低成本的高强度铸造镁合金 Mg—3RE—Zn—1Zr—X(NZ30K),铸造性能与AZ91 合金相当, 其综合力学性能比AZ91 大幅度提高 该合金具有显著的时效硬化效应 ,Zn 的加入可提高合金的铸造性能和高温性能,Zr的加人细化厂NZ30K的晶粒,采用高温连续 固溶和双级时效热处理可形成弥散的Zr化合物和棱面分布的亚稳析出相β’、 β’’相，提高了合金强度和韧性。同时,该合金具有中等的高温强度和优良的抗蠕变性能以及优异的耐蚀性能如图2所示。由于该合金采用的是比较廉价的稀土元素而且其加人量也较低 ,因此合金成本得到很好控制,不超过AZ91D的 120%。目前该合金已应用于鱼雷舱体、轻型导弹舱体、汽车轮毅 、发动机支架等产。
1.3高强高温变形镁合金 通过调整Gd/Y、RE/Zn,综合运用固溶强化、时效强化、长周期有序结构强化和形变强 化 等 手 段 开 发 了 高 强 度 耐 高 温 的 Mg—Gd—Y—Zn—Zr系变形镁合金, 确定了该系合金的时效析出序列和相变模型 ,如图3 .LPSO结构的形成条件和强化机制,制定的形变热处理规范,获得了常规方法加工的强度最高的新型镁合金 。研究表明 ,含重稀土的析出相和 LPOS 结构均分别具有非常明显的强化效果（初步研究表明两种强化因素有共存的能性和条件 ）,高稳定性非常好,使该系列合金在200-300℃之间仍具有良好的力学性能。该系合金下一步的研究方向是调整合金成分和采用合理的加工工艺和热处理工艺形成长周期有序结构和析出相结合的多因素复合强化组织 ,有望进一步大幅度提高镁合金力学性能。图4显示了Mg—Gd—Y—Zn—Zr合金的室温与高温拉伸性能。目前已采用该合金开发导弹尾翼、高速列车用大承载型材、直升机机匣等部件。 2. 商性能镁合金成形加工技术开发 2.1涂层转移法精密铸造技术 对于复杂铸件,采用砂型铸造时往往需要制备复杂的砂芯 传统砂芯制备方法是 先向芯盒内填砂,然后从芯盒内取出型芯后 ,再在型芯表面刷 、喷、浸或流淌涂料 ,其涂料层均匀度难 以控制,并且型砂强烈吸水,涂料容易在型芯表面堆积 ,难以得到表面光洁的铸造模样,从 而影响最终影响铸件的尺寸精度和光洁度 。作者发明了镁合金 专用的非占位式转移涂料 ,先将涂料涂在模样表面上 ,然后在涂料上面充填造型材料,固化后涂层 自发地转移至型芯表面 。涂层完整地复制了模型表面的形状和光洁度 ,显著提高了铸件表面的光洁度和尺寸精度,称为涂层转移法 ,其与传统方法的原理比较见图 5。涂层转移法的关键是阴模阳做,通过与快速成形和无收缩硅橡胶复膜 等技术相结合来实现 ,可 以解决部分大型复杂镁合金零件的精密铸造难题。该技术已成功用于镁合金壳体等产品的生产（图 6 ）。 2.2大型铸件低压铸造技术 镁合金一般热容小、凝固区间大,容易产生裂纹、充填不均匀、偏析和组织粗大等铸造缺陷,且难以生产大型化 、薄壁或者结构复杂的铸件。作者将涂层转移制芯技术、柑锅液态金属密封技术与低压铸造技术相结合,开发了镁合金大型铸件的精密低压铸造成型工艺,并采用双炉熔炉、压力转炉方式保证镁液的高纯净度,工艺示意图如图 7。该工艺具有精密成型尺寸精度高、压力凝固组织致密高、涂层转移表面光洁等诸多优势,目前已经具备研发并小批量试制重量达100Kg镁合金铸件的能力。该工艺的几个关键技术： 1)柑祸密封技术。在支撑板和盖板之间采用铅25%、锡25%和秘50%的低熔点合金为密封材料,将其熔化后浇注在柑祸边缘的凹型槽中,凝固后形成合金圈。低压浇铸时 ,合金圈熔化成液态 ,由于合金液在温度上升时的体积膨胀 ,将盖板和法兰边张紧,使空气难以透过,达到了柑涡高度密封目的. 2)提高保压压力和梯度凝固技术提高合金液的充型能力,保证凝固组织更加致密化 、均匀化和细小化。 3)保护气氛加压技术。在干燥压缩空气中添加新型的R152保护气体, 防止增涡内镁熔体长期使用易氧化燃烧造成内部压力波动,使加压更加平衡。 2.2 镁板差温拉深工艺 虽然目前商业上镁合金的主要成型方式仍然是铸造方法 ,但塑性加工部件近年来也越来越受到重视和关注。镁合金的塑性加工方法主要有热挤压、等温锻造和等温轧制等几种。优质镁合金板材成形及其后加工技术的研发,已成为今后镁合金研究的一个重要方向。但由于镁合金是密排六方结构,特别是其轴比c/a=1.624,接近理想的轴比 1.63, 使其在室温下仅有三个独立滑移系,导致其室温塑性变形能力差。镁合金板材在室温下冲压成形几乎是不可能的 ,即使是高温下等温冲压其成形性仍然较差 。作者开发了一种镁板差温拉深工艺以及相关的板料成形实验机,通过计算机程序控制,可对镁板不同部位根据其深冲时的变形程度进行差温加热,并精确控制动态压边力,综合利用镁合金在高温时的变形能力和低温时的加工硬化能力,从而实现在较低的成形温度下达到更高的极限拉深比。差温拉深的原理图和实验装置如图8 所示。采用这种工艺可使常规轧制 AZ31板材在 180℃时的极 限拉深比LDR达到3.2,接近同等条件等温拉深的2倍,如图9所示。这项技术为将来3C等产品的温冲奠定了很好的基础 ,是一项很有发展前途的技术。
2.4镁合金表面超声波阳极叙化技术 镁合金极易腐蚀 ,其产品一般都需要进行表面处理。传统的铬酸盐处理工艺对人体和环境有害,已经被限制使用 。轻合金精密成型国家工程研究中心开发了一种镁合金超声阳极氧化表面处理技术,相比于统的阳极氧化工艺有了较大的进步: 1)通过施加超声场形成薄而致密的氧化膜结构,提高了涂层致密性与生长效率,从而提高了耐蚀性. 2)电解液配方不含六价铬离子,环保性能好 . 3)设计了多功能阳极氧化电源结合专用的电解液对氧化时的 “火花”进行主动控制,形成 “无火花”阳极氧化工艺,这种氧化层孔隙直径小 ,附着力好,表面均匀光滑 ,不会在棱边棱角处产生烧损现象。 图10 是镁合金常规阳极氧化和超声阳极氧化的微观结构比较以及处理的镁合金产品 ,可以看出超声阳极氧化的涂层更为致密、光滑 、附着力好。
