鎂合金材料的應用及研發現狀分析

摘要 近年來建筑材料領域不斷涌現新技術、新工藝，鎂合金作為其中的一種，有著廣闊的市場應用前景。本文對鎂合金材料的特性及應用領域進行了介紹，進而闡述了其工藝特點，在此基礎上就鎂合金材料的研發現狀進行了探討與分析。

關鍵詞 鎂合金；應用現狀；新材料

中圖分類號TG1 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0062-02

隨著科技水平的不斷提高，在建筑行業各種新技術、新材料得以應用。在金屬材料方面，鎂合金材料得到了廣泛的應用，從近年來的發展趨勢來看，將是未來金屬材料發展的優先選擇。隨著工藝水平和加工技術的不斷成熟與完善，鎂合金材料鑄造方式也呈現出多樣性特點。不過總體來說還存在很大的提高空間。

1 鎂合金材料的特性及應用

從當前鎂合金材料的應用情況來看，因具有密度小，比強度、比剛度高，機加工性能優良，減振性優異等一系列優點，使其應用范圍十分廣泛。與鋁合金一樣鎂合金也可以再融解精煉，因此具有高度的可回收性。在當前倡導節能與環保的時代背景下，鎂合金受到工業界的重視與青睞。從鎂合金的成分結構來看，由于其結晶構造屬于最密六方格子（HCP），具有異方向性，因此在對鎂合金材料進行加工生產中，對加工溫度、加工速度、加工量的控制都要求十分嚴格。這樣有利于在對鎂合金材料進行成形加工時，最大限度地避免其機械性質易受金屬流動的影響。

鎂合金制件在當前各工業領域、建筑行業等領域得到了廣泛應用，主要是由于其成品是現有最輕的實用金屬之一，而且還體現出以下應用優勢：比強度優越，切削性良好（切削加工容易），振動吸收特性優越，電磁波遮蔽性良好等；當然，在熱傳導能力、防輻射和抗干擾方面鎂合金也體現出其優勢。基于這些優勢，鎂合金材料在重型機械零件制造中已經成熟地得以應用。而在家庭電子產品如筆記本外殼、PDA外殼、移動電話外殼、等這些電子產品中的應用正在開發與探索中。

2 鎂合金材料的工藝特點和研發現狀

2.1 工藝特點

在上述分析中，我們對鎂及鎂合金材料的特點進行了探討。從中總結了應用廣泛的特點，主要是與其產品的優越性有關，而這種優勢也有賴于其工藝流程。具體來說，鎂合金材料加工工藝特點主要體現在以下幾方面：1）成品密度低，所以有利于增大運輸機械的載重量和速度，并在一定程度上實現了降低能源消耗和減少污染排放的目的；2）由于鎂與鐵的反應性低，所以在進行壓鑄時壓鑄模損少，有效地使得使用壽命延長；3）彈性模量較低，當受外力作用時，可以避免過高的應力集中，而促使其分布更為均勻；4）優良的切削加工性能，相對其他金屬而言，鎂合金材料的切削速度更快，而且材料的穩定性較好，使得鑄件的鑄造和加工尺寸精度高；5）具有良好的可塑性，利用鎂合金材料的這一特點，現實中往往可以通過壓力加工的方法獲得各種規格的棒材、管材、型材和粉材等；6）有較高的振動阻尼容量，即高的減振性和低慣性；7）較好的抗鹽霧腐蝕性能；8）具有較好的焊接性能和抗疲勞性能也較好；9）從加工工藝來說，由于鎂易氧化燃燒，因此要求我們在加工車間和制粉車間需要做好安全管理措施。

2.2 研發現狀

1）鎂合金熔煉技術。鎂合金材料的研發，首先是著眼于其熔煉技術的發展。從鎂的化學性質特點來看，化學成分活波，易氧化和燃燒。針對這一特性，當前對鎂合金材料的熔煉技術的研發常采用合金液阻燃技術和變質處理技術兩種方式。具體來說，合金液阻燃技術主要是采用熔劑保護法、氣體保護法和合金法三種方法。而變質處理技術可以改善鎂合金組織形態，不過其缺點在于影響了合金晶粒大小和力學性能以及對鎂液中的氧化夾雜也來帶了負面作用。從當前應用實踐來看，不含Al的Mg合金，常采用Zr變質有較好晶粒細化效果；對Mg-Al合金則常采用碳素材料進行變質處理；

2）鎂合金鑄造成型技術。從生產工藝來說，在鎂合金材料生產工藝中應用較為廣泛的是鑄造工藝和變形工藝兩種。前者主要有壓力鑄造、砂型鑄造、低壓鑄造、精密鑄造、擠壓鑄造和半固態壓力鑄造等；后者主要為鍛造和沖壓目前使用的鎂合金材料有70%以上為鑄造鎂合金，其中鑄造鎂合金90%以上為壓鑄鎂合金。在上述諸多鑄造方法中目前僅壓力鑄造和高壓鑄造方法在生產上得到廣泛應用。

2.3 當前鎂合金研究的不足及未來展望

2.3.1 存在的不足

1）室溫強度低。從當前技術水平來看，普通鑄造鎂合金的室溫抗拉強度不足300MPa，即時變形鎂合金的強度也不到400MPa，因此難以滿足應用中主承力件的需求；

2）耐蝕性較差。在當前應用中，還沒有十分有效的技術措施來解決鎂合金易腐蝕的問題；

3）變形能力不足。一方面塑性強是鎂合金材料的優勢，另一方面當前的技術水平下鎂合金塑性卻不理想，難以塑性成型；

4）蠕變抗力小。由于在發動機活塞、缸體等結構件應用中需要300℃甚至更高工作溫度，而現有鎂合金的最高使用溫度僅250℃左右，表現出其缺點與技術研發方面的不足。

2.3.2 未來展望

在上述分析中，對鎂合金材料的優勢和應用中存在的問題進行了闡述與分析。我們可以清楚地看到鎂合金由于其耐腐蝕性、變形能力、蠕變性能和高溫性能較差，因而阻礙了其應用范圍的擴大。當然，近年來隨著科學技術水平的發展，耐腐蝕性已通過高純化和表面技術得到較圓滿的解決。那么在今后鎂合金材料的研發工作中，著重解決以下幾個問題：1）開發高強耐熱鎂合金，提高其耐熱性和蠕變抗力；2）研發關于鎂合金熔煉及保護的新技術和新方法；3）研發關于鎂合金壓鑄的新工藝，制造高品質的壓鑄件；4）開發鎂合金零件的表面處理技術及鎂合金廢料的二次利用技術。

3 結論

綜上所述，本文對鎂合金材料的應用現狀及特點進行了闡述與分析，作為一種材料加工技術的提高，對于鎂合金材料的研發和應用，從當前的技術水平和應用水平來看，還存在著巨大的可提升空間。因此，在當前應用中既體現出眾多優越性，同時也存在著一些需要突破的技術問題。這些都有待我們廣大技術人員和科研人員進一步研究和探索，從而擴大其應用范圍和提高應用水平。

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